三维装配工艺设计仿真技术在电子设备中应用

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    目前，电子装备行业内工艺设计的主要手段是采用填卡片式的二维CAPP，装配工艺设计主要依靠图样和二维装配工艺规程卡片来表达。电气结构设计阶段所形成的产品数字三维模型得不到充分利用，已有的数字化设计信息需要工艺人员分析和重新输入，与数字化三维CAD系统没有建立有效传递途径，不能与设计协同工作，工艺设计工作繁琐，效率低下，表达不直观，线缆敷设根据实物在现场进行手工实施，线缆设计没有三维模型化，布线路径不具体，机械装配和电气互联交错装配工艺过程不能准确清晰表达，不能进行装配工艺定量虚拟仿真和流程优化，装配工艺靠工艺人员的知识水平和装配经验来完成复杂的装配工艺设计，装配工艺可行性、装配顺序工艺合理性、装配工具及路径最优化、装配操作空间可达性等问题无法在装配设计阶段得到有效验证，导致工艺更改较为频繁，输出的工艺规程可读性差，指导性不够，装配工艺规划编制周期长。

    在电子设备的样机研制过程中，对其装配性能的分析和评价都是根据零部件实物来完成的，即在零件加工完成后，在产品实际的装配过程中对其装配工艺可行性、合理性进行分析和验证，根据装配结果对其装配工艺性进行修改迭代，使其满足设计要求，是一种典型的“试装配一调试一修正设计一再试装配”传统电子设备研制生产流程，大大增加了装备研制周期和费用。先进的产品设计生产制造流程迫切需要以产品三维模型和设计物料清单( EBOM)为基础，改变现有的工艺集成制造体系，建立数字化工艺模型，形成以数字化模型为核心的数字化三维工艺设计体系，实现三维装配工艺设计仿真与产品设计并行，真正实现数字化设计制造一体化。

    1 三维装配工艺设计仿真规划

    装配工艺过程仿真为产品装配提供一个三维的虚拟制造环境来验证和评价工艺规划的装配顺序、路径及操作程序的合理可达性。基于模型定义的数字化三维装配工艺设计过程需从产品数据管理平台(PDM)中获取某雷达产品设计数据，通过自行集成开发的数据转换程序将产品设计数据转换成DELMIA软件可以编辑识别的三维工艺设计数据，形成适用于工艺设计过程的产品结构树；将已定义的相关资源（如车间、工作台、工装、工具和人等）加入到DELMIA软件系统的装配工艺规划模块(DPE)环境中，形成工艺资源结构树，并在DPE中创建详细产品工艺结构树，进行三维装配单元组件划分、装配顺序和装配路径规划等工艺过程设计；根据规划好的装配组件、装配顺序及路径在DELMIA软件的工艺仿真与验证模块( DPM)中进行装配干涉检查、装配顺序仿真、装配工装工具仿真和人机功效仿真，根据仿真结果评判其合理可行性，优化迭代三维装配工艺，并将根据最终仿真结果固化的工艺输出可视化操作文档；将文档检入工艺管理系统( CAPP)中，同时从产品数据管理平台( PDM)导入设计物料清单( EBOM)，在CAPP系统中进行计划物料清单(PBOM)配置，并进行编辑形成二维和三维可视化集成的工艺文件；然后将可视化集成工艺文件检人PDM系统进行归档发布，将发布的工艺文件传输到车间MES生产制造管理系统中，进行排产和作业分配，并将可视化文档在车间终端上进行显示，指导技术工人装配，实现无纸化装配生产。基于DELMIA软件的三维装配工艺设计与仿真总体规划如图1所示。