三维工艺装配指令在生产现场的应用

发布时间：2017-06-12 作者：杨芳蒋丹潘凌云来源：东华大学学报

关键字：三维工艺三维工艺装配

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为实现飞机装配的全三维化，提出生产现场中三维工艺装配指令的实现方法，将三维工艺装配指令中零件三维模型与零件列表相关联，利用文字与仿真动画相结合的技术，实现生产现场装配指令的三维化.实践表明该三维工艺装配指令能更好地表达其所包含的工艺信息，有利于指导现场装配，提高飞机装配效率。

进人21世纪，三维数字化设计制造技术在国际航空制造业的飞机新产品研制中发展迅猛.我国航空制造业在飞机研制过程中虽然部分环节已经实现数字化手段，但在生产现场依然以二维模型和工程图纸作为主要生产依据.国内支线客机生产现场装配主要依据工艺装配指令（AO， assembly order），然而国内飞机制造企业的AO基本都是二维文档.操作人员需要根据工艺设计人员编发的文件及二维工程图纸在大脑中再次构建三维装配空间，理解装配顺序和要求，这样容易产生理解的二异性，造成装配错误.缺少典型示教的三维动态装配过程，也不便于操作者使用及理解.在这样的情况下，符合航空制造业特殊需求的适用于生产现场的三维装配指令显得尤为重要。

为了尽快缩短我国航空制造业与国外先进水平的差距，需要在我国新一代商用大客机产品研发中采用三维装配指令指导生产现场的实际装配.因此，本文以上海飞机制造有限公司的产品数据管理系统与制造执行系统为研究背景，提出三维工艺装配指令的思想，并应用于生产现场，初步实现大型客机数字化装配。

1生产现场工艺装配指令的总体思路

装配指令是工艺部门根据工程设计要求、工厂工艺技术水平和质量保证的要求，编写的生产性工艺文件，用于装配性质的生产单位下达生产任务、指导工人生产和填写质量记录.装配指令主要叙述工作任务、依据及过程控制要求.“工作任务”是目标，“依据”是完成任务时必须遵守的法则（主要为产品设计要求），“过程控制”是完成任务所采取的必要控制手段。

1. 1工艺装配指令模板的实现

工艺人员通过产品数据管理系统编写工艺装配指令模板.通过装配工艺仿真，生成装配过程动画等数据文件，上传至产品数据管理系统。

1. 2工艺装配指令发放至生产现场

数据管理系统与生产现场管理系统集成，工艺人员将编制好的工艺装配指令发放至生产现场管理系统，并由网络传递到车间装配现场，作为对现场操作工人进行技术培训与指导的依据，实现基于模型定义（MBD， model based definition）技术条件下的数字化信息的可视化现场应用，达到装配现场的无图样要求。

2三维工艺装配指令的建立

2. 1零件列表与模型关联

飞机结构复杂，为保证现场装配的零件清点，在工艺指令中包含有零件列表，如图i所示。

在二维工艺装配指令中，零件列表仅仅是一个包含零件号和零件属性的表格.在现场清点一份装配指令中的所有零件时，工人只能通过零件编号去识别每个零件，这种方式不直观，容易出现零件错认或数量错误的情况。

三维工艺装配指令通过三维零件模型与零件号相关联.当工人在现场清点零件时，点击三维模型中的零件，零件会变色，同时可以看到零件列表中选定了对应的零件，如图2所示.相比单一的零件列表，模型与零件号相关联的方式更直观，方便现场工人进行装配操作与零件识别。

图1 零件列表

Fig. 1 Part required table

图2 三维AO所月零件

Fib. 2 Part required table of 3D AO

2. 1. 1 3D Composer网页嵌入技术

利用3D Compose:网页嵌人技术实现生产现场装配指令三维化，即使用ActiveX插件将通过3DComposer软件制作的SMG格式的三维仿真动画上传到到html的Web页面上.

ActiveX.插件的载人通过html的<object>标签来完成，ActiveX.插件通过其标签”Composer

Embedded”到指定插件存放路径”${contextPath}/common/activex/3DVIAPIayerActiveX. cab”下载3D Composer的ActiveX.插件，同时加载当前三维装配指令的三维仿真文件，其在html页面应用的代码如下:

2. 1. 2 三维数模与零件号的关联技术

为方便生产现场的工人按照装配指令清点所需零件，在三维装配指令中将所需零件列表中的零件号与三维模型的零件相关联.这一技术的实现依靠3D Composer软件中API接口作二次开发.HighlightedObject函数实现三维模型的高亮显示，利用其模型高亮关联零件号实现零件号与模型互动，其接口代码如下:

2. 2工序文字内容与动画的匹配

利用XMI.技术和ActiveX插件技术实现工艺文件三维化，使得工艺文件与轻量化模型文件（. SMG）一对一，避免由于工艺文件与轻量化模型文件一对多产生的数据管理、更新复杂化的问题。

装配指令核心内容是每道工序的装配内容，在二维装配指令中都是通过全文字的方式指导现场装配.由于文字的表达有限，有时很难将位置等非常具体的信息表达准确，而且对于文字的理解每个人都有不同的理解方式，因此，很容易导致现场装配出现问题.为使装配指令表达更准确和直观，工艺员通过三维工艺仿真软件制作装配动画，用仿真动画配合文字说明的方式指导现场装配，如图3所示.动画比文字更直观，且易于理解，不会产生歧义，同时辅以文字的说明，使得每道工序的装配方法更加清晰明确地展现于工人面前，降低了对工人的经验要求，提高了工作效率。

2. 3编号带备注标签

为方便现场工人在查看装配指令中的文字说明，装配指令中的每个编号都加有备注标签，当鼠标移到编号上面就会弹出带有该编号所有属性说明的对话框，如图4所示，大大减少了装配时间。

图3 斌予仿真动画的三维AO工序内容

Fig. 3 AO process content to give 3D simulation of animation

图4 备注标签

Fig. 4 Note tip

3结语

本文在MBD制造模式下，通过三维数字化产品与工装协调建模及三维装配工艺仿真设计，在形成飞机装配工艺流程信息的同时，制作相应的飞机三维结构生产图解与多媒体装配过程动画，用于生产现场指导装配工作.这些多媒体工艺数据及其三维数字化产品、工装数据完全替代了二维工程图样和纸质工艺指令，成为对工人进行技术培训的多媒体资料以及在生产现场指导工人工作的技术依据。

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