隨著飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬裝配仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)，該技術(shù)的應(yīng)用明顯加快了裝配工藝方案制定和實(shí)施的速度，有利于優(yōu)化裝配工藝方案，從而有效保證飛機(jī)的裝配質(zhì)量。在并行工程中，虛擬裝配仿真技術(shù)的應(yīng)用，能在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問題，有效地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、縮短研制周期、降低風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約成本。飛機(jī)裝配過程的虛擬仿真，涉及到大量的飛機(jī)零部件模型、裝配型架(夾具)模型、工具模型和人機(jī)工程中的人體模型等，故裝配仿真場景包含的三維數(shù)模較多，且參與構(gòu)建裝配場景的原始模型通常存在大量的冗余數(shù)據(jù)，導(dǎo)致參與飛機(jī)裝配過程虛擬仿真的三維模型數(shù)據(jù)過大，對用于裝配仿真的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備提出了極高的要求。

三維模型的輕量化技術(shù)得到了國內(nèi)外很多專家學(xué)者及相關(guān)軟件供應(yīng)商的重視并進(jìn)行了研究。但因都需要將產(chǎn)品三維模型定義為特定的三維模型輕量化格式，難以在飛機(jī)裝配過程虛擬仿真軟件Delmia中實(shí)際應(yīng)用。為此，本文結(jié)合飛機(jī)裝配過程虛擬仿真的特點(diǎn)，提出了一種基于輕量化模型的裝配過程虛擬仿真方法，大大降低了飛機(jī)裝配過程虛擬仿真對計(jì)算機(jī)硬件的性能要求。

飛機(jī)裝配過程的虛擬仿真內(nèi)容

飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配層次較多、裝配流程較長，裝配過程中涉及大量的型架、工具等。
由于飛機(jī)裝配固有的復(fù)雜性，依靠傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)手段很難在設(shè)計(jì)的早期階段就對裝配和維護(hù)有關(guān)的問題做出準(zhǔn)確分析，這些問題往往只會在產(chǎn)品開發(fā)的后期或最終產(chǎn)品試制過程中，甚至在投人使用一段時(shí)間后才能暴露出來。虛擬裝配技術(shù)正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，其目的不僅是為了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程存在的問題，而且虛擬裝配技術(shù)允許裝配工程師在虛擬環(huán)境下生成產(chǎn)品的裝配工藝計(jì)劃，并且對產(chǎn)品可裝配性進(jìn)行驗(yàn)證。

利用虛擬裝配，可以驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)和操作的正確與否，以便及早地發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，對模型進(jìn)行修改，并通過可視化顯示裝配過程，進(jìn)行裝配工藝規(guī)劃、現(xiàn)場布局、裝配操作模擬等。

機(jī)裝配過程虛擬仿真的主要內(nèi)容包括：

(1)預(yù)裝配分析。預(yù)裝配分析是產(chǎn)品裝配完成后，檢查產(chǎn)品各零部件間有無干涉現(xiàn)象存在及產(chǎn)品樣機(jī)功能是否符合設(shè)計(jì)要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)零部件間的干涉問題及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理之處，以更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)。某型飛機(jī)中機(jī)身預(yù)裝配仿真結(jié)果，如圖1所示。

圖1 中機(jī)身預(yù)裝配分析

(2)裝配序列及裝配路徑規(guī)劃。在虛擬裝配仿真環(huán)境中可以動(dòng)態(tài)直觀地顯示其裝配序列和裝配路徑等。通過初步的觀察，可實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配過程中各種明顯的工件、工裝和工具等環(huán)境元素間的空間干涉和碰撞情況，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，得到較為合理的裝配序列和裝配路徑。圖2為某型飛機(jī)平尾裝配序列及裝配路徑仿真結(jié)果。

    

圖2 平尾裝配序列及裝配路徑規(guī)劃

(3)干涉檢查和分析。通過整體干涉檢查、可拆卸性檢查、約束分析、自由度分析和精度分析等各種分析工具，直觀或定量化地考察工件裝配的約束狀態(tài)、細(xì)節(jié)定義以及空間準(zhǔn)確度等問題。其中，干涉檢測分為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和運(yùn)動(dòng)等3類方式，利用這些方式對裝配路徑上的障礙實(shí)施自動(dòng)鑒別，通過計(jì)算工件的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)體并判斷該包絡(luò)體與環(huán)境元素間是否相交來確定工件在裝卸中有無干涉問題等。圖3為某型飛機(jī)導(dǎo)管裝配干涉檢查仿真結(jié)果。