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三维装配工艺设计仿真技术在电子设备中的应用
针对军用电子设备二维装配工艺的设计现状，开展了基于DELMIA软件系统进行三维装配
工艺设计仿真技术的研究，对电子设备三维装配工艺设计仿真的关健技术进行了重点研究与分析，从PIDM下载UG三维模型文件，将其转换为DELMIA软件可识别的格式后导入并建立装配结构树，进行三维装配工艺设计与仿真。对某毫米波雷达俯仰装置的装配过程进行了装配干涉、装配顺序和人机工效
仿真并输出工艺文档，按照工艺文件对该雷达俯仰装置进行了实物装配以验证其仿真符合率，结果达到
了98%。
2.3.3装配顺序的仿真
在DELMIA软件的三维装配环境中，利用已定义的装配工艺流程设计信息、产品设计信息和工艺资源信息，依据在工艺规划模块(I}PE)中规划的装配工艺过程及定义好的工艺组件装配路径，对产品装配过程和拆卸过程进行三维装配工艺动态仿真，验证每个工艺组件按照设计好的工艺顺序是否能够无阻碍装配。如果发现工艺设计过程中存在装配顺序的错误，则可以重新定义工艺装配单元组件装配顺序、装配工序和装配工步，反复迭代装配顺序，避免出现在实际装配时才发现工艺组件装不上去的情况(见图4)。装配顺序虽然是按先工装后工艺组件，自下而上，由里向外的原则进行设计的，但仍不能保证规划的装配顺序合理可行，因为电子设备的各个装配结构单元之间需要用各种各样的线缆进行电气连接，导致规划的工艺组件装配顺序在接线时发现无法操作，同时实际装配生产现场制造资源布局、装配技能及操作习惯也会影响产品工艺组件的装配顺序、装配作业指令；所以装配知识与经验在装配工艺过程中占据举足轻重的地位，尤其在电气互联复杂的电子设备研制过程中，这种产品装配特性体现得更明显。
图4 装配顺序仿真过程
2.3.4人机工程的仿真
电子设备的装配过程，会涉及很多种类的工具、工装和操作工人的各种运动及动作，设备工艺组件装配移动的过程是一个人机互动的过程。在I}EL-MIA软件三维虚拟装配环境中，通过控制虚拟人体模型，模拟现场装配人员在装配时的站位及各种实际操作动作，并进行计算和仿真分析，实现装配工艺方案的预装配及人机工效评估，这样就可以及时发现产品在装配过程中可能遇到的问题川。在I}EL-MIA软件中可以根据虚拟装配环境进行人机功效仿真，分析各个工艺组件的装配顺序，可以对人体各种极限姿势进行模拟，检查装配路径对人体操作可达性的影响，工艺组件的装配是否在极限姿势的操作范围之内；同时也可以检查装配的操作空间是否能满足人体作业需求，装配操作是否舒适，相关设备布局是否合理(见图5)。在产品及工艺资源模拟结构环境中，将人体的标准三维模型放入虚拟装配环境中，根据可视、可达、可操作、舒适以及安全等5个要求，按照工艺设计流程对工人的每一个操作特性动作进行仿真。
2.3.5装配过程的记录及生成相关文档
利用上述装配过程的三维数字化装配工艺仿真功能，将整个装配过程记录下来，形成可以播放的可视化文档及动画视频文件，指导现场操作人员进行该雷达俯仰装置装配，实现可视化装配，验证雷达俯
图5 人机工程仿真
仰装置装配工艺设计的合理性和仿真符合度，整个装配仿真过程经装配验证无误后，可以根据产品装配生产需要，定制生成相关文档(见图6)。同时，也可以制作维护保养电子手册和对雷达维护人员进行上岗培训，帮助操作人员直观地了解设备操作全过程。
图6 装配过程记录及文档生成
3工程验证
以某雷达部件装配为对象，利用数据转换器将产品设计数据转换成DELMIA软件可以识别的工艺模型数据，该数据导入DELMIA软件中构建装配工艺结构树，将装配过程中的工装模型、夹具模型等相关资源加入模拟仿真环境；同时，进行装配工艺顺序规划和装配路径规划，分配工艺装配单元组件，针对规划好的装配顺序和路径进行装配干涉动态检查、装配顺序仿真和人机工程仿真，并根据规划好的装配工艺指令，对装配工艺规划进行可视化的展示，交互式实现对每步装配操作的可视化分析，对装配协调过程中的可达性、可操作性和安全性等进行全面的分析，同时检查装配工艺方案是否可行。最终根据仿真的结果生成电子的三维装配工艺文件，指导装配生产，显著提高了工艺指导性以及现场执行效率。利用实物装配来验证依据仿真结果输出的工艺文件的正确性，结果其仿真符合率>9800，证实基于DELMIA软件的三维装配工艺设计与仿真方法的可靠性和准确性。仿真过程分析了装配过程中操作工具的可达性，操作空间的可行性，以及人机操作过程的工效，验证了毫米波雷达部件和其配套工装的可行性。创建的装配资源库如图7所示。
图7 装配工艺仿真资源库
4结语
以某雷达俯仰装置为例，开展了基于I}ELMIA软件系统的三维装配工艺设计和仿真技术研究，实现了三维装配工艺的规划、装配过程的三维模拟仿真以及整个装配过程的可视化输出，实现了装配信息从设计到工艺的有效传递与共享，提高了装配工艺设计效率和指导性，减少了装配现场的问题，提高了装配质量和效率，三维装配工艺设计和仿真是提高复杂电子产品数字化水平的必要途径。
本文未对基于三维模型的电子设备线缆敷设作业分析技术进行相关讨论，但其今后将是电子设备三维装配工艺设计的一个重点研究方向。目前的线缆敷设作业分析不是基于电子设备数字化样机来完成的，而是根据工艺人员的知识和经验来确定线缆敷设操作指令，容易导致线缆敷设设计的随意性；布线是否合理很大程度上取决于从事线缆敷设设计人员的技术水平和经验。线缆敷设工序的合理选择。
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