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篇(1)

【關鍵詞】整機裝配工藝設計煙草機械

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

裝配是按規定的技術要求，將零件或部件進行配合和聯系，使之成為半成品或成品的工藝過程。整機裝配是生產過程中的最后一個階段，它包括裝配、調整、檢驗和試驗等工作，且產品的最終質量由裝配保證。

一、整機裝配工藝介紹

1、整機裝配工藝過程

整機裝配工藝過程即為整機的裝接工序安排，就是以設計文件為依據，按照工藝文件的工藝規程和具體要求，把各種電子元器件、機電元件及結構件裝連在印制電路板、機殼、面板等指定位置上，構成具有一定功能的完整的電子產品的過程。整機裝配工藝過程根據產品的復雜程度、產量大小等方面的不同而有所區別。但總體來看，有裝配準備、部件裝配、整件調試、整機檢驗、包裝入庫等幾個環節，如圖1所示。

圖1整機裝配工藝過程

2、流水線作業法

通常電子整機的裝配是在流水線上通過流水作業的方式完成的。 為提高生產效率，確保流水線連續均衡地移動，應合理編制工藝流程，使每道工序的操作時間(稱節拍)相等。流水線作業雖帶有一定的強制性，但由于工作內容簡單，動作單純，記憶方便，故能減少差錯，提高功效，保證產品質量。

3、整機裝配的順序和基本要求

a. 整機裝配順序與原則

按組裝級別來分，整機裝配按元件級，插件級，插箱板級和箱、柜級順序進行，如圖2所示。

圖2整機裝配順序

元件級：是最低的組裝級別，其特點是結構不可分割。

插件級：用于組裝和互連電子元器件。

插箱板級：用于安裝和互連的插件或印制電路板部件。

箱、柜級：它主要通過電纜及連接器互連插件和插箱，并通過電源電纜送電構成獨立的有一定功能的電子儀器、設備和系統。

整機裝配的一般原則是：先輕后重，先小后大，先鉚后裝，先裝后焊，先里后外，先下后上，先平后高，易碎易損壞后裝，上道工序不得影響下道工序。

b. 整機裝配的基本要求

(1) 未經檢驗合格的裝配件(零、部、整件)不得安裝，已檢驗合格的裝配件必須保持清潔。

(2) 認真閱讀工藝文件和設計文件，嚴格遵守工藝規程。裝配完成后的整機應符合圖紙和工藝文件的要求。

(3) 嚴格遵守裝配的一般順序，防止前后順序顛倒，注意前后工序的銜接。

(4) 裝配過程不要損傷元器件，避免碰壞機箱和元器件上的涂覆層，以免損害絕緣性能。

(5) 熟練掌握操作技能，保證質量，嚴格執行三檢(自檢、互檢和專職檢驗)制度。

4、整機裝配的特點及方法

a. 組裝特點

電子設備的組裝在電氣上是以印制電路板為支撐主體的電子元器件的電路連接，在結構上是以組成產品的鈑金硬件和模型殼體，通過緊固件由內到外按一定順序的安裝。電子產品屬于技術密集型產品，組裝電子產品的主要特點是：

(1) 組裝工作是由多種基本技術構成的。

(2) 裝配操作質量難以分析。在多種情況下，都難以進行質量分析，如焊接質量的好壞通常以目測判斷，刻度盤、旋鈕等的裝配質量多以手感鑒定等。

(3) 進行裝配工作的人員必須進行訓練和挑選，不可隨便上崗。

b. 組裝方法

組裝在生產過程中要占去大量時間，因為對于給定的應用和生產條件，必須研究幾種可能的方案，并在其中選取最佳方案。目前，電子設備的組裝方法從組裝原理上可以分為：

(1) 功能法。這種方法是將電子設備的一部分放在一個完整的結構部件內，該部件能完成變換或形成信號的局部任務(某種功能)。

(2) 組件法。這種方法是制造出一些外形尺寸和安裝尺寸上都統一的部件，這時部件的功能完整退居次要地位。

(3) 功能組件法。這是兼顧功能法和組件法的特點，制造出既有功能完整性又有規范化的結構尺寸和組件。

二、整機裝配工藝設計分析

1、機器裝配與裝配工藝系統圖

在裝配工藝規程設計中，常用裝配工藝系統圖表示零、部件的裝配流程和零、部件間相互裝配關系。在裝配工藝系統圖上，每一個單元用一個長方形框表示，標明零件、套件、組件和部件的名稱、編號及數量，圖3、圖4、圖5分別給出了組裝、部裝和總裝的裝配工藝系統圖。在裝配工藝系統圖上，裝配工作由基準件開始沿水平線自左向右進行，一般將零件畫在上方，套件、組件、部件畫在下方，其排列次序就是裝配工作的先后次序。

圖3 組件裝配工藝系統圖

圖4 部件裝配工藝系統圖

圖5 總裝裝配工藝系統圖

2、裝配精度與裝配尺寸鏈

機器的裝配精度是根據機器的使用性能要求提出的，例如，CA6140型普通車床的主軸回轉精度要求為0.01mm，CM6132型精密車床主軸回轉精度要求就是1µm ，而中國航空精密機械研究所研制的CTC-1型超精密車床的主軸回轉精度要求則高達0.1-0.2µm 。正確地規定機器的裝配精度是機械產品設計所要解決的最為重要的問題之一，它不僅關系到產品質量，也關系到制造的難易和產品成本的高低。

機器由零、部件組裝而成，機器的裝配精度與零、部件制造精度直接有關，例如圖6所示臥式普通車床主軸中心線和尾座中心線對床身導軌有等高性要求，這項裝配精度要求就與主軸箱、尾座、底板等有關部件的加工精度有關。可以從查找影響此項裝配精度的有關尺寸入手，建立以此項裝配要求為封閉環的裝配尺寸鏈，如圖6所示，其中A1是主軸箱中心線相對于床身導軌面的垂直距離，A3是尾座中心線相對于底板3的垂直距離，A2是底板相對于床身導軌面的垂直距離，A0則是在裝配中間接獲得的尺寸，是裝配尺寸鏈的封閉環。由圖5-45所列裝配尺寸鏈可知，主軸中心線與尾座中心線相對于導軌面的等高性要求與A1、A2、A3三個組成環的基本尺寸及其精度直接有關，可以根據車床裝配精度要求通過解算裝配尺寸鏈來確定有關部件和零件的尺寸精度要求。

圖6 車床主軸中心線與尾座中心線的等高性要求

1―主軸箱 2―尾座 3―底板 4―床身

三、裝配工藝規程設計

1、研究產品裝配圖和裝配技術條件

審核產品圖樣的完整性、正確性；對產品結構作裝配尺寸鏈分析，主要裝配技術條件要逐一進行研究分析，包括所選用的裝配方法、相關零件的相關尺寸等；對產品結構作結構工藝性分析。發現問題，應及時提出，并同有關工程技術人員商討圖紙修改方案，報主管領導審批。

2、確定裝配的組織形式

(1）固定式裝配。全部裝配工作都在固定工作地進行，這種裝配方式稱作固定式裝配。根據生產規模，固定式裝配又可分為集中式固定裝配和分散式固定裝配。按集中式固定裝配形式裝配，整臺產品的所有裝配工作都由一個工人或一組工人在一個工作地集中完成；它的工藝特點是：裝配周期長，對工人技術水平要求高，工作地面積大。按分散式固定裝配形式裝配，整臺產品的裝配分為部裝和總裝，各部件的部裝和產品總裝分別由幾個或幾組工人同時在不同工作地分散完成；它的工藝特點是：產品的裝配周期短，裝配工作專業化程度較高。集中式固定裝配多用于單件小批生產；在成批生產中裝配那些重量大、裝配精度要求較高的產品（例如車床、磨床）時，有些工廠采用固定流水裝配形式進行裝配，裝配工作地固定不動，裝配工人帶著工具沿著裝配線上一個個固定式裝配臺重復完成某一裝配工序的裝配工作。

(2）移動式裝配。被裝配產品（或部件）不斷地從一個工作地移動到另一個工作地，每個工作地重復地完成某一固定的裝配工作，這種裝配方式稱作移動式裝配。移動式裝配又有自由移動式和強制移動式兩種，前者適于在大批大量生產中裝配那些尺寸和重量都不大的產品或部件；強制移動式裝配又可分為連續移動和間歇移動兩種方式，連續移動式裝配不適于裝配那些裝配精度要求較高的產品。

3、劃分裝配單元，確定裝配順序，繪制裝配工藝系統圖

將產品劃分為套件、組件、部件等能進行獨立裝配的裝配單元，是設計裝配工藝規程中最重要的一項工作，這對于大批大量生產中裝配那些結構較為復雜的產品尤為重要。無論是哪一級裝配單元，都要選定某一零件或比它低一級的裝配單元作為裝配基準件。裝配基準件通常應是產品的基體或主干零部件，基準件應有較大的體積和重量，應有足夠大的承壓面。

在劃分裝配單元確定裝配基準件之后即可安排裝配順序，并以裝配工藝系統圖的形式表示出來。安排裝配順序的原則是：先下后上，先內后外，先難后易，先精密后一般。

4、編制裝配工藝文件

單件小批生產中，通常只繪制裝配工藝系統圖，裝配時按產品裝配圖及裝配工藝系統圖規定的裝配順序進行；成批生產中，通常還要編制部裝、總裝工藝卡，按工序標明工序工作內容、設備名稱、工夾具名稱與編號、工人技術等級、時間定額等；在大批量生產中，不僅要編制裝配工藝卡，還要編制裝配工序卡，用它指導工人做裝配工作。此外，還應按產品裝配要求，制訂檢驗卡、試驗卡等工藝文件。

結束語

整機的裝配需要熟悉機械的功能與構成，在進行轉配設計時才能全方位的做好各種工作，確保機械裝配的質量。

參考文獻

[1] 闞風華.提高裝配精度的幾種方法[J].安徽電子信息職業技術學院學報.2010(02)

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關鍵詞：裝配模型；裝配工藝；裝配關系；裝配順序

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：16727800（2012）011001702

作者簡介：孟瑜（1976-），女，碩士，廣西桂林電子科技大學計算機科學與工程學院講師，研究方向為裝配規劃、知識表示與推理、描述邏輯。

0 引言

產品裝配工作是機械制造的最后一個工作，一件合格的產品需要每個零部件正確的裝配才能形成。產品的裝配工藝是整個機械制造過程的重要組成部分，只有將各種零部件正確地裝配才能達到產品設計時所要求的品質。有關學者研究發現，產品裝配工藝技術不僅可以大量減少產品的制造成本，還可以使產品的生產率成倍增長。

隨著科技的發展，計算機技術已應用在工業的各個領域，計算機輔助裝配工藝設計正是計算機技術在產品制造領域應用的體現。該技術可以大大縮短裝配工作的時間，降低人力的使用率，可以使產品裝配工藝實現標準化、規范化、規模化，有效減少裝配中可能出現的人為錯誤，還能及時優化和更新裝配工藝技術，使之契合不同產品的裝配需求。

1 裝配模型

在任何一件產品的生產之前，都必須對該產品的裝配模型進行建模。因為，模型可以提供有關裝配工藝的各種相關參數?？梢哉f，它是產品整個設計過程的核心，是支持和開發產品的有效工具。裝配模型可以為設計人員和生產人員展示每個零部件的參數，還能幫助他們厘清各個零部件之間的相互關系，以及產品在裝配過程中的不同零部件在不同層次上的制約和影響。因此，構建一個產品的裝配模型可以提供全面、完整的裝配信息，這不僅可以使得設計人員對產品設計的全過程能夠進行全面的掌控，還可以為計算機輔助設計系統提供各種裝配信息資源，使系統能對其進行全面的分析和評估。

1.1 裝配關系

裝配關系是裝配模型中的一個重要組成部分。目前，主要的裝配關系模型有以下幾種：一是關聯圖模型。它是一種二維拓撲結構的模型，其關系式是G=。G代表產品，P代表零部件，L代表零部件之間的關系。該關系式顯示，最終產品是由零部件和其之間的關系數量滿足有著極其密切的關系。產品裝配設計使用關聯圖模型，優點是簡明易懂，零部件之間的裝配關系一目了然。然而，該模型也帶有明顯的缺點，就是各零部件在模型中顯示的關系，在實際的操作層面中并非如此。因此，要想使用關聯圖模型實現計算機輔助裝配工藝的自動化裝配是無法完成的；二是聯接矩陣法。該方法比關聯圖模型更進一步，它將關聯圖模型以矩陣的形式表現。在產品的裝配中，每一個零部件被分別安排在矩陣的行與列之上，如果零部件之間有著一定的關聯，在矩陣式中所對應的值就會取1，如果沒有關聯則為0。用聯接矩陣法的優點是可以從矩陣關系式中的代數特性，很容易地就能看出各個零部件之間的關系緊密程度，并可以對應行列中的數值，迅速找到所需要的零部件；三是增強聯系圖模型。這個模型是在二維拓撲結構的基礎上建構的一種五維拓撲結構模型。其關系式是G=。P代表零部件，C代表兩個零部件之間的關系，A代表的是各個連接的關系所對應的操作，R代表的是P、A、C三者之間的關系，F代表的是各種零部件的功能和連接的方式等。對比第一種關系模型的式子，我們可以看出，由于多了3個維度的信息，因此，它對產品裝配關系的描述更為全面、準確；四是等級裝配模型。該模型的設計理念認為，每一件產品都是由不同的功能部件和零件組合而成，它們分別有著自己獨特的功能，在它們之下還存在著更下一級的部分，下一級又包含著更下一級的部分，以此類推，最終達到最下一級的部分。在模型中表現出產品的層次性，正好可以體現產品中各零部件之間的層級關系。等級裝配模型利用等級的表達方式體現了產品物理結構和功能的清晰分層。其所體現的最大優點就是可以有效減少產品的復雜結構度。等級裝配模型表現的不同層次，其實也內隱著裝配中所應該采取的先后順序，即下一級的部件應優先于上一級的部件進行裝配，而處于同一級的部件則可以同時裝配。因此，等級裝配模型在設計時其實已經為實際的操作設置了部分的產品裝配順序。

1.2 裝配特征

裝配模型的特征有著不同的分類方法。零部件的裝配性能是由零部件本身的幾何與非幾何特征以及零部件的裝配操作組成。因此， 我們可以將零部件的特征劃分為以下3類：一是幾何特征，幾何特征包含以下幾個屬性，首先是零部件的幾何形狀；其次是零部件在產品中的位置；再次是各零部件之間的幾何形狀的聯接；二是物理特征，此特征主要是描述零部件的重量、體積、堅硬度、匹配度等屬性；三是裝配操作特征，指在裝配過程中，零部件在裝配時所涉及的方法、軌跡、方向、握力、定向與否等。

2 裝配順序設計

產品的裝配順序設計指的是為了滿足產品的最優性能，而希望解出的最優化、最合理的零部件裝配順序。裝配順序是裝配工藝設計中最為基礎的部分。上文所描述的裝配的三個特征決定了產品的裝配順序。裝配順序的設計可以劃分為以下幾類：一是優先原則的裝配順序設計。這種方式是裝配順序設計中最為直觀的方式。根據系統所設計的優先原則來安排零部件的裝配順序。這種方法設計比較緊湊，其關鍵就是按照事先安排的優先原則來進行。但是由于這種方式采用的是一種人機交互的方式，操作人員的工作量比較大，容易犯錯。裝配設計一旦確定了優先原則，那么相對來說，裝配的順序就顯得比較簡單了；二是組件識別的裝配順序設計。這種方式是將各零部件進行歸類分組，然后再在此基礎上分層設計裝配順序，最后求得整個裝配順序設計的方案。這種方式可以有效減少裝配順序的復雜流程，剔除那些在實際操作上不可行的環節。三是拆卸法裝配順序設計。 如果我們把零部件的裝配過程比作正順序的話，那么產品的拆卸就屬于逆順序。因此，通過反向的方法也同樣可以求解產品的裝配順序。這種方法的優點是只要某一個零部件在拆卸順序中存在一定的位置，那么其也必然會滿足裝配順序的過程。但需要指出的是，滿足裝配順序的零部件在拆卸法順序中卻未必一定適合。此外，通過拆卸法還可以確定各零部件的裝配方向，而處于自由狀態的零部件是無法確定其裝配方向的。拆卸法的缺點就是零部件必須同時滿足零部件的裝卸過程，才能應用這一方法。四是矩陣法裝配順序設計。利用矩陣法來記錄產品中的每一個零部件之間的相互關系和裝配關系。然后，通過對矩陣的代數運算轉變，使其簡化出產品的裝配順序。

產品的裝配順序設計是一個綜合性的難題，它涉及幾何、非幾何、物理等各方面的問題，同時還需要一定的經驗知識的支撐。這些方面缺一不可，否則裝配順序的設計必將存在一定的不合理。設計者只有綜合各方面的因素，才能設計出切合實際需求的裝配順序。

3 裝配順序的檢驗和優化

產品所包含的零部件不論多寡，對待其裝配順序都不能馬虎了事。如果設計者為了貪圖便利而只是簡單羅列了零部件的裝配順序，則很可能難以達到預設的產品質量和性能的要求。因此，科學合理地設計裝配順序，對于產品的生產有著極其重要的意義。所以，在裝配順序設計完成之后，配置以科學、合理的檢驗指標對裝配順序進行評價，以求獲得最優化的裝配順序有著重要的實踐意義。目前，生產領域里廣泛采用的有定性和定量兩種檢驗指標體系。定性的檢驗方式主要是考察裝配的頻繁性、裝配體的穩定性、裝配操作的實踐性、模塊性以及其他配件的使用情況等。定量的檢驗方式是指考察整個裝配的耗時（包括裝配時間、調試時間、測量時間等）、裝配所需花費的成本（包括勞工成本、損耗成本以及不確定成本）以及勞工人數、裝配機數量、工作臺的數量、工具數量等等。

定量的方式以量化的指標為整個裝配順序提供了參數指導，使得裝配順序能以可見的數量化參數進行優化。定性的方式也為裝配順序的優化提供了有益的參考，但是相對定量的方式而言，定性所提供的那些參考在實際的操作層面上的應用非常有限。筆者認為，在對一項裝配順序設計進行檢驗的過程中，以定量為主、定性為輔的方式，更加能夠實現裝配順序的最優化設計。

4 結語

隨著制造業的不斷發展，計算機輔助裝配工藝設計已引起了業內人士的極大關注。計算機技術的應用對于提高裝配工藝設計的標準化、規范化和優質化起到了十分重要的作用。它不僅大量減少了裝配工作的人力勞動，而且還提高了裝配的技術和水平，增加了產品的生產率，有效降低了產品的生產成本，使產品在激烈的市場競爭中更具競爭力。但對于計算機輔助裝配工藝設計系統我們要辯證看待，不是越先進的技術就越適合企業。企業必須結合自身的實際情況，分析自身對裝配工藝的實際需求，選擇最為合適的系統，才能做到利益的最大化。同時，企業也必須認識到，隨著計算機技術的日新月異，計算機輔助裝配工藝設計系統也必將發展迅速。因此，要求企業要緊緊跟隨最新的研究成果，及時更新適合于自己的系統開發。

參考文獻：

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[2]牛新文，丁漢.計算機輔助裝配順序規劃研究綜述[J].中國機械工程，2001（12）.

[3]馮馭.淺談當代計算機輔助裝配的發展方向[J].信息與電腦：理論版，2010（6）.

[4]劉檢華，丁向峰.復雜產品計算機輔助裝配過程控制與管理系統[J].計算機集成制造系統，2010（8）.

[5]鄭軼，寧汝新.面向虛擬裝配的計算機輔助裝配工藝規劃系統體系結構研究[J].北京理工大學學報，2005（5）.

篇(3)

【關鍵詞】裝配工藝系統圖；裝配工藝規程；機床結構的工藝性

1 裝配工藝系統圖

在機床裝配工藝過程中，表示產品的零件，部件間的裝配方法和裝配流程的示意圖叫裝配工藝系統圖，所要裝配的零件用一個方格表示，并在這個方格旁邊標明零件的名稱，編號和數量，它既能表示一個零件，又能表示組件和部件。

裝配系統圖的要求是由基準零件開始，沿水平線從左向右進行，一般是將零件畫在上方，套件、組件、部件畫在下方，而所畫出的順序就是零件的裝配順序。

裝配工藝系統圖配合裝配工藝規程在機床的裝配生產中起到指導的作用，是為了使產品的裝配流水線，提高裝配效率，同時它也為分析裝配工藝起到指導作用，主要是應用于大批大量生產中。

2 裝配工藝規程的制定

裝配工藝規程是機床裝配過程中不可缺少的文件，是指導裝配生產的主要技術文件，制定裝配工藝規程是生產技術準備工作的主要內容之一，裝配工藝規程對保證裝配質量、提高裝配生產效率、縮短產品裝配周期，減輕工人勞動強度、縮短裝配占地面積，降低生產成本等都有重要的意義。

制定裝配工藝規程的步驟

（1）產品分析

（2）裝配方法選擇

（3）確定裝配的組織形式

（4）確定裝配順序

（5）劃分裝配工序

（6）編制裝配工藝文件

3 裝配尺寸鏈

裝配尺寸鏈是指在裝配過程中，由不同零件的相關設計尺寸作為組成環所構成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈組成要滿足“一件一環”。

所謂一件一環是在查找裝配尺寸鏈時，每個相關的零、部件只應有一個尺寸作為組成環裝配尺寸鏈。這樣，組成環的數目就等于有關零、部件的數目，即“一件一環”，這就是裝配尺寸鏈的最短路線（環數最少）原則。

裝配尺寸鏈的計算方法：

（1）正計算，即已知組成環的尺寸和公差，求解封閉環的尺寸和公差。這類問題多出現在裝配、檢驗中，用以校驗產品是否合格。

封閉環的基本尺寸：等于所有增環基本尺寸之和減去所有減環尺寸之和，即：

封閉環的上偏差等于所有增環上偏差之和減去所有減環下偏差之和；封閉環的下偏差等于所有增環下偏差之和減去所有減環上偏差之和。即：

（2）反計算，即已知封閉環的尺寸和公差，求解組成環的尺寸和公差。這類問題多出現在設計中，即在提出裝配精度要求后，如何設計相關零件的精度。

（3）解中間問題，即已知封閉環與部分組成環的尺寸和公差，求解其余組成環的尺寸和公差。這類問題在設計和工藝中均會出現，許多反計算最后都會轉化為中間問題來求解。

4 機床結構的工藝性

機床結構的裝配工藝性和零件結構的機械加工工藝性一樣，對機器的整個生產過程有較大的影響，也是評價機器設計的指標之一。機器結構的裝配工藝性在一定程度上決定了裝配過程周期的長短，花費勞動量的大小、成本的高低、以及機器使用質量的優劣等。

根據機器的裝配實踐和裝配工藝的需要對機器結構的裝配工藝性提出以下要求：

（1）機器結構應能分成獨立的裝配單元

（2）減少裝配時的修配和機械加工

（3）機器結構應便于裝配和拆卸

下面通過幾個實例進行分析機床結構的工藝性：

A：有的機構有以下幾個不足之處：

（1）軸承外圈左側內徑與箱體臺肩平齊，造成拆卸不便；

（2）中間軸靠近軸承的軸肩部分外徑與軸承內圈右端外徑平齊，不利于拆卸。

篇(4)

本文選用數字化仿真軟件DELMIAV5R16作為數字化裝配工藝設計平臺，3D建模和產品預裝配過程的實施在軟件UGSNX6．0中實現。數字化裝配工藝設計具體實施步驟如下：（1）在UGSNX6．0軟件中進行核動力設備和總裝工裝的3D建模，并進行產品的裝配順序和預裝配檢查。（2）在DELMIA的數字化工藝設計模塊支持下，將產品數據導入DPE模塊數字化工藝設計環境，建立產品數據庫和資源數據庫，并將數據庫中模型導入數字化裝配仿真環境中。（3）創建裝配工藝數據庫，以設計好的裝配順序為基礎利用PERT圖進行DPE環境下的二維裝配順序的建立，PERT圖中每一個圖標元素代表一個裝配工序，通過修改其中的元素或者順序，數字化環境中的裝配順序也會相應改變。（4）進行裝配過程仿真，對每一個工序分配產品或資源元素，并進行總裝焊接工裝結構設計的合理性及組裝焊接操作空間的評估，裝配路徑的規劃，碰撞干涉檢查，這一步驟是一個反復修改過程，直到得到最優結果再進行下一個裝配工序的設計。系統根據PERT圖和單個工序設計結果，自動生成整個裝配工藝的動態仿真過程。

2核動力設備及工裝3D建模

根據數字化裝配工藝需要進行產品、總裝工裝及其他輔助工具等的3D建模。其中總裝工裝涉及的零部件較多，需要在裝配工藝動態仿真前對其結構進行預裝配驗證，檢查工裝的結構設計合理性和工裝與產品組件的干涉狀況。通過驗證結果對工裝的結構不斷進行優化。

3數字化裝配工藝設計與動態仿真驗證

3.1總裝工藝初步制定

根據核動力設備和工裝的結構特點，完成初步的核動力設備整臺的組裝工藝的制定，為數字化裝配仿真驗證做前期的準備。

3.2產品和工裝資源規劃

產品和工裝資源規劃是數字化裝配工藝中的重要一環，是保證生產有序進行的前提。首先要對生產車間的場地及總裝過程中需要的各種產品資源進行清理和分析，然后根據生產車間場地的情況對核動力設備各個零部件、總裝工裝、總裝臺架及輔助工裝、工具進行有序的規劃布局，使整個生產過程的資源擺放整齊，不會發生現場混亂的現象。

3.3裝配路徑設計

在數字化裝配過程中，需要對核動力設備的每一步組裝工序的裝配順序進行設計、驗證和優化，使其達到最優。裝配路徑設計要遵循效率優先、路徑最短原則。在節約效率的同時，要考慮人性化設計，即在考慮操作人員的操作空間和操作舒適度的情況下增加裝配路徑。

3.4裝配過程運動仿真

裝配過程運動仿真是實現數字化裝配技術的關鍵，是將所有組裝工序的運動過程匯編成最終的裝配過程。在進行裝配過程運動仿真過程中需要對零部件的裝配順序與裝配路徑、裝配資源配置的合理性、工藝裝備設計的合理性及操作空間的開敞性和安裝工具的可達性進行一個全面的驗證、評估與優化，并根據驗證的結果對前期的設計輸入進行不斷的修改完善。裝配仿真對核動力設備總裝工裝設計的合理性和組件裝配過程的碰撞干涉進行了重點關注，并在數字化裝配環境中對每一個裝配工序進行了詳細的設計和分析，并最終得出最優的組件動態裝配過程。圖2為總裝過程組中的一個裝配場景。經過動態裝配過程仿真和分析，發現了產品設計、工裝設計、初步工藝設計和操作空間可達性、舒適性等多個問題，并提出了解決措施和解決后效果評估。

3.5仿真結果輸出

數字化裝配工藝設計仿真輸出結果可以實現各種文件形式，如avi視頻文件、txt文件以及各種形式報表等，可以對核動力設備總裝過程中每個工序動態裝配過程的數據、產品和資源的描述文本和動態裝配過程視頻進行輸出。

4結語

篇(5)

關鍵詞：半剛電纜組件；3D布纜；3D裝配工藝

引言

3D布纜是以3D結構模型為基礎，在3D環境下，充分考慮電子產品內部器件結構布局和空間干涉情況，并根據電纜連接關系，完成各電纜的走向規劃和形狀設計，并依此生成各種用于電纜制造的工程圖紙與數據的過程。

3D裝配工藝是直接利用包含電纜的產品3D模型，在3D環境下，通過合理規劃裝配流程、定義裝配工藝要求并直觀的模擬裝配過程，最終形成3D可視化、結構化的裝配工藝，并進一步到車間現場實現可視化裝配作業指導的技術。

隨著現代集成制造技術、制造業信息化技術的迅猛發展及其在我國國防制造業的推廣和應用，三維CAD技術和PLM技術正在成為企業產品創新的基礎條件，這對傳統的工藝技術能力提出了新的挑戰，同時也推動了3D技術在制造工藝領域的應用研究。半剛電纜組件作為電子產品中傳輸電信號的重要元器件，使用相當廣泛，其制造裝配過程是電子設備制造一個最為重要的環節。如何將3D技術，尤其是3D布纜技術和3D裝配工藝技術，應用在半剛電纜組件制造領域，探索出一種新的制造流程與方法，以縮短產品的制造周期、提升質量并降低成本，就成為我們電氣互聯工藝專業需要解決的問題。

1 傳統的半剛電纜組件制造所面臨的問題

在傳統的半剛電纜組件制造過程中，制造和裝配一般都在產品總裝階段進行。由操作人員自行規劃電纜的走向和形狀，并進行制造、測試與裝配。隨著產品小型化進程的推進及用戶的對于產品質量及供貨周期要求的提高，這樣的裝配流程與方法逐漸凸顯出了諸多的問題。

（1）質量可靠性問題：由于缺少有效的工藝文件指導制造、裝配及檢驗作業，使得一些工藝技術要求，如成型要求，可靠性要求等難以在制造及裝配過程中得到保證，檢驗過程也難以發現問題，形成了質量隱患。

（2）產品一致性問題：不同批次的產品由不同的操作人員完成制造與裝配，半剛電纜組件的工藝參數和最終形態不能有效落實在工藝文件中，必然使得各批次產品的交付形態不一致，對產品形象造成不利影響。

（3）裝配效率問題：一方面產品內部的結構越來越緊湊，留給半剛電纜裝配的空間越來越小，另一方面由于電氣性能的要求，對半剛電纜組件長度要求越來越嚴格。這增加了電纜配裝難度，許多產品需要進行多層交叉式的裝配。由于設計前期的在可裝配性方面的疏漏以及操作人員對裝配順序規劃的不合理，經常造成電纜裝配反復，極大的影響了裝配效率。

（4）產品制造周期問題：由于半剛電纜組件的制造、測試及裝配過程必須在結構及電氣器件實物裝配完成后進行，需要極長的時間。這樣的串行制造模式使得產品的制造周期延長，影響到產品的交付計劃。

（5）產能瓶頸問題：隨著產品訂單的增加，半剛電纜組件的生產規模也隨之增加，在操作技能人員不能大量擴充的情況，企業產能已無法滿足產品生產規模的需求，產能瓶頸問題逐漸凸顯。

（6）制造成本問題：由于缺乏準確的工藝數據，使得半剛電纜線材下料過程缺乏控制，管理粗放，材料浪費極大。同時由于制造和裝配過程的反復，消耗了大量的電纜驗證樣件，從一定程度上也增加了制造的成本。

2 半剛電纜組件工藝要求

半剛電纜組件的工藝要求直接關系到其質量的優劣，為保證半剛電纜組件能夠滿足產品使用要求，其制造及裝配過程需要考慮以下幾方面。

2.1 電纜的可靠性

（1）應盡量減少裝配后硬連接產生的應力，這些應力可能會造成電纜焊點的失效，或電纜的本身的機械損傷，所以我們需要合理的設計電纜成型形狀，來消減這些應力，如圖1：

（2）保證電纜最小彎曲半徑，防止電纜因彎曲半徑過小，造成導體上產生皺褶和破裂，影響電纜電氣性能。

（3）根據電纜類型，確保電纜端頭最小直線段長度，避免在實際加工成型過程中，對組件同心度造成影響。

（4）充分考慮電纜振動要求，電纜盡量緊貼結構件走線，避免過長電纜懸空，在振動過程中造成電纜失效，形成質量隱患。

2.2 電纜易于成型，提高電纜組件的制造效率

（1）滿足可靠性的前提下，電纜長度應盡量短，成型形狀應盡量簡單，做到橫平豎直，彎曲半徑、角度以及直線段長度盡量規整，便于成型。

（2）盡量減少折彎的數量，如可以通過適當改變電纜的折彎半徑，將兩個相臨的折彎點，變成一個折彎點，提高成型的效率，如圖2。

（3）在電纜的成型過程中，兩個折彎點中間的直線段的長度都要大于或等于折彎用導輪的直徑，否則電纜很難成型。

2.3 電纜易于裝取

（1）工藝設計需要考慮電纜層疊安裝順序，盡量避免交叉干涉，便于電纜的裝取。

（2）在保證電纜可靠性的前提下，電纜端頭直線段長度不宜過長，特別出線位置靠近分機和模塊內壁時，需要留一定的裝配間隙，否則影響電纜裝取。

3 3D技術的應用流程

以上述的半剛電纜裝配工藝要求為前提，3D布纜技術及3D裝配工藝技術在半剛電纜組件制造過程的應用流程如圖3所示。

4 3D技術應用的技術難點

目前一些主流的3D設計軟件雖然具備3D布纜和3D裝配仿真模塊，但就軟件功能和設計效率方面而言，距離工程應用的還存在極大的差距，開展3D技術在半剛電纜組件制造領域的應用研究，必須解決以下技術難點。

4.1 3D布纜應用技術難點

（1）如何定義電纜連接器電氣屬性和布纜基準點；

（2）如何管理線材庫、連接件庫及標識庫，并進行高效調用；

（3）如何管理布纜的工藝要求，并在布纜設計時進行正確性校驗；

（4）如何進行高效的電纜形狀設計，并抽取用于制造的3D電纜組件模型；

（5）如何依據制造工藝要求，從3D模型中提取和處理制造工藝參數，從而快速的生成電纜成型圖和相關表格。

4.2 3D裝配工藝應用技術難點

（1）如何對3D模型進行輕量處理，并保留裝配工藝設計必需的模型要素；

（2）如何管理3D裝配工藝設計，包含任務管理、模型管理、審簽流程管理、變更管理、工藝資源管理、工藝知識管理等；

（3）如何進行結構化的裝配工藝流程規劃，并進行工序及工步的裝配仿真與驗證；

（4）如何生成3D可視化裝配作用指導書，并到裝配車間，實現瀏覽，指導裝配作業。

5 3D技術應用的效果

5.1 3D布纜應用效果

通過3D布纜產出的電纜成型圖及相關表格，表達了半剛電纜組件制造過程中所需的工藝參數，包含了成型折彎半徑、折彎角度、扭轉角度、分段長度等，可用于電纜的批量制造，如圖4所示。半剛電纜組件3D模型如圖5所示。

5.2 3D裝配工藝應用效果

結構化的3D裝配工藝設計，可以通過波特圖表達工序間的串聯和并聯關系，并為制造執行系統解析，為工序之間的并行制造提供了基礎，如圖6所示。通過3D可視化裝配作用指導書，可以直觀，有效的指導半剛電纜組件的實物裝配，如圖7所示。

6 3D技術應用的價值

通過3D布纜技術及3D裝配工藝技術的應用，可以顯著改善半剛電纜組件制造工藝，進一步提高產品的裝配制造技術優勢和生產能力，其價值具體體現在以下幾個方面。

（1）提升產品質量可靠性和一致性：在產品設計階段完成電纜工藝設計和裝配過程仿真與驗證，真正實現面向制造的工藝設計。將半剛電纜組件制造及裝配工藝要求通過成型圖紙、表格及直觀的3D可視化作業指導文件，準確、直觀傳遞給操作人員，可有效的指導其制造裝配作業，從而提升了產品的質量與一致性。

（2）提高裝配效率：通過3D裝配工藝設計仿真與驗證，能將多數半剛電纜裝配問題在工藝設計階段發現解決，提升了實物裝配一次成功率，極大的較少返修與報廢，提高了裝配效率。

（3）縮短了產品制造的周期：以詳細的工藝數據和結構化的3D裝配工藝為基礎，實現了工序間的并行制造，半剛電纜組件可以在結構件及電器件加工、采購及裝配的同時，進行半剛電纜組件的焊接、成型及電氣性能測試，極大的縮短了電纜裝配的時間，從而縮短產品的整個制造周期。

（4）解決產能不足的問題：3D布纜后產生的詳細的電纜工藝成型數據，可以保障半剛電纜組件的制造外包，從而在一定程度上緩解了企業自身制造產能不足的問題。

（5）節約成本： 3D布纜后產生的詳細線材下料數據，將線材下料長度精確到毫米，減少了下料過長造成的材料損耗，同時通過3D仿真驗證，也減少的實物樣件的制作與報廢，極大的節約了材料成本和人力成本。

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【關鍵詞】3D 飛機裝配 規劃 仿真一體化模型

這些年，數字化裝配工藝在我國獲得了空前的發展，尤其是在飛機制造領域中，數字化裝配工藝的地位也在持續升高。其要求產品數據信息現數字化傳遞實，產品的仿真計劃進程實現可視化，能夠精確、快速的編制相應工藝文件，同時具備生動直觀性，從而有效減少飛機產品的研發成本、減短商品的研發周期、從而進一步提供w機產品的質量。

1 DELMIA 軟件與3D的簡單講解

DELMIA的英文全稱為：Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application，其指的是法國某出品的一種三維設計軟件，具有很強的模擬仿真功能。ELMIA 應用非常廣泛，涵蓋了汽車、航空、船舶以及航天等很多機械領域產品的數字化制作。其以“數字化制作技能”為中心，主要解決各產品在制作進程的仿真問題，同時為其提供了有關模擬數字化制造的定義和過程中的各項功能。這個系統有非常多的子模塊，這些子模塊根據各自的功能能夠分為三大類，其分別是資源建模與仿真（Quest）、數字制造 （Digital Process ，DPM） 以及數字工藝（Digital Process Engineer，DPE）。

其中，數字制造 （DPM） 為產品制造提供一種驗證應用以及細節規劃應用―― 3D 環境。即把數字工藝（DPE） 產生的有關產品的圖表結構，與生產制造標準相結合，從而構成3D虛擬制作環境，以實際中產品的3D模型來形成3D 工藝過程，從而針對產品進行有效的分析，研究其產品的可拆卸性、可制性、可維護性以及可達性等等，從實現到 3D 工藝數據和其產品數據真正的同步并行環境。

2 3D環境下飛機裝配工藝規劃與仿真一體化模型

2.1 3D環境下飛機裝配工藝規劃與仿真一體化的特點

特點1：三維3D環境下飛機產品由計劃到仿真的數據信息可以一次性輸入，即根據三維模型，經過一次輸入主體信息（如飛機產品安裝次序、安裝單元劃分等），經過計劃和仿真期間對動作定義、檢驗以及操作說明、等其他的輔佐信息的完善，從而構成完整的工藝信息。

特點2：能夠實現仿真對技術計劃的反向更新，經過仿真驗證進行技術信息的科學更改，實現自動針對上游工藝計劃期間規劃的信息的反向更新。

2.2 3D環境下飛機裝配工藝對象層次分解

在3D環境下飛機裝配執行過程中，所有的活動都是幾何實體對象（AP1 O和ARO）經過最基礎的零件特征間的相互合作來完成的，不過兩者在邏輯上卻存在著不對等的層次聯系。把其中裝配工藝對象AP2 O的結構層次費為幾部分，其中包含裝 配工作（AJ）、裝配任務（AT）、安裝操作（AO）、安裝動作（AA）和裝配配合（AM）。下面我們針對其中重要的三個環節進行簡單講解。

2.2.1 3D環境下飛機裝配操作

裝配操作指的是在一個裝配任務（AT）履行過程中，履行人員與安裝配備、零組件彼此之間相互需要進行的操作活動，能夠有效反應AT的相應執行步驟，例如裝配工具的歸位、使用；零組件移動定位等等。其操作的對象可以是多個也可以是一個。安裝操作（AO）計劃成果是以裝配任務（AT）為父節點的安裝操作樹，安裝操作（AO）之間有著清晰的先后時間順序，科學反映了裝配連接方式、位基準、辦法等安裝履行的細節信息。

2.2.2 3D環境下飛機裝配動作

裝配動作值得是是在履行安裝操作（AO）進程中的單個零件的運動進程，如人體、資源零件以及商品零件等等，也可以說其是完成該安裝操作（AO）的一切單一零件運動進程的總和，能夠處于虛擬環境中實現可視化模擬。

在安裝動作（AA）計劃進程中，我們需要剖析裝配干涉，從而實現途徑優化等。安裝動作（AA）計劃的結果是以安裝操作（AO）為父節點的安裝動作樹，能夠科學表現出零件的運動路線及工具的運用進程等。

2.2.3 3D環境下飛機裝配配合

裝配配合指的是在履行安裝動作（AA）的過程中，產品目標零件和其他相關零件彼此之間特征對點（或者對面、對線等）的配合約束關系，其他相關零件包括資源零件以及產品零件等等。其關系也包含各種要求，例如平行、線線重合、相交、面面貼合和點點重合等等。執行安裝動作（AA）完成的標志是裝配配合（AM）的實現。例如實現面間距五毫米、端面貼合等等。

3 結語

上文所講解的模型集合了飛機安裝技術計劃對飛機產品各個資源的幾何運動描繪以及組織管理等各方面的要求，其中包括飛機產品對象、工具以及工裝等有關資源。針對產品進行有效的分析，研究其產品的可拆卸性、可制性、可維護性以及可達性等等，從實現到 3D 工藝數據和其產品數據真正的同步并行環境。

參考文獻：

[1]賈曉亮，丁曉宇，耿俊浩，等.面向PLM基于3D產品模型的航空產品數字化工藝技術研究[J].航空精密制造技術，2011（03）：49-53.

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關鍵詞：飛機數字化裝配；柔性裝配工裝；數字化測量技術

1.飛機裝配技術現狀

20世界80年代以來，飛機產品數字化設計制造技術隨著CAD/CAM技術、計算機信息技術、自動化技術和網絡技術的迅速發展而成熟起來。以美國為首的西方發達國家最早開始研究并首先采用這些新技術，并盡快把它應用到航空航天制造業中。近年來，以國際上兩大民用飛機制造公司波音公司和空客公司為代表的航空制造企業，大力發展數字化裝配技術，大量采用數字化柔性裝配工裝。由機柔性定位裝配工裝本身就是一套數字化工藝裝備，如果再通過網絡與自動控制裝置、計算機等終端控制設備相連，則可以實現將設計好的三維數字模型直接輸入計算機來操縱數字化工裝設備。以波音公司為例：其波音737機身段對接裝配系統與翼身對接裝配系統，裝配過程中大量使用數字控制的定位器實現機身段、外翼等大部件的調姿和定位。其中，波音777型飛機的研制，由于全面采用數字化設計、制造及裝配新技術，使研制周期縮短50%，出錯返工率減少75%，成本降低25%，成為數字化設計制造技術在飛機研制中應用的標志和里程碑。目前，國內的飛機裝配中使用的工裝仍主要以傳統的剛性、專用形式為主，工裝數量多、占地面積大，生產周期長、制造成本高。隨著國內新機型號的逐漸增多，傳統的剛性。專用工裝已經不能實現現代飛機多品種和小批量生產的需求，己經成為制約國內飛機裝配技術發展的主要因素之一。

飛機數字化裝配是建立在計算機數字信息處理平臺上的融合飛機全部數字量的協調體系，應用計算機信息技術，數字控制技術，采用各種數控裝配工具，實現自動化固持、加工、對接，完成飛機組件、部件和機身的裝配連接等綜合性系統工程。數字化裝配技術能適應飛機部件品種規格，批量、裝配工藝。場地和時間的變化要求。而先進的飛機數字化裝配技術是保證飛機部件和飛機整體性能的關鍵，主要包括以下幾個方面：

2 基于數字化標準工裝的數字化協調技術

數字化標準工裝是一種數字協調方法，它利用三維數字模型和坐標基準系統來制造零件與工裝，這些工裝用于零件生產、段部件裝配。部件之間裝配及檢驗。數字化標準工裝的作用即是代替實物標準工裝，起到協調標準的作用，從而克服了實物工裝成本高，而且維護難度大等缺點。數字化標準工裝是計算機中包含產品某些部位的幾何形狀和尺寸的數字模型，可以是工程數字模型，它增加了必要的裝配工藝信息的部件裝配數字模型，是制造、裝配、檢驗和協調生產用工藝裝備的數字量標準，是保證生產用工藝裝配間。產品部件和組件之間的尺寸和形狀協調互換的重要依據。

3 數字化柔性裝配工裝

飛機數字化柔性裝配工裝是指在飛機裝配中為了提高工裝快速響應產品變化能力，縮短工裝準備周期，降低工裝制造成本，而采用的一種基于產品數字量尺寸協調體系的模塊化、可自動調整重構的裝配工裝。在機身部件裝配以及機身對接裝配等大部件對接過程中，數字化柔性裝配工裝的執行機構主要包括定位器和工藝接頭，定位器是一個高精度的數字化自動控制裝置。定位器能夠根據控制系統的指令實現機身部件或機身的姿態調整、支撐固持，同時抑制裝配對象的變形。圖3.1為龐巴迪公司Global Express and Global5000總裝配系統。從圖中可觀察到，飛機數字化柔性裝配具有結構簡單，空間開敞等優點。

由機輪廓外形復雜，且在飛機設計過程中未給定位器預留連接接頭，所以需要設置專用的工藝接頭過渡連接定位器與飛機部件，根據飛機部件的不同，工藝接頭與飛機部件之間的連接方式可設置成螺栓連接。磁力吸附或真空吸附。在機身段（部）件裝配中，工藝接頭與機身之聞通常為螺栓連接，圖3.2為A400M數字化柔性裝配系統中的機身工藝接頭。機身工藝接頭將定位器的集中載荷傳遞至機身，在機身工藝接頭與機身的連接區域受載情況較為惡劣。因此，合理設計機身工藝接頭的結果及其與機身的連接方式是保障機身數字化裝配安全性的關鍵口。

4 數字化測量技術

數字化測量技術是以計算機控制來完成自動、快速、精準的測量。數字化測量技術主要涉及測量分析軟件與數字化測量設備兩部分內容。測量分析軟件一方面要與測量設備有良好的數據輸入輸出通道，精確獲得測量數據和理論數字模型，對原始三維數據和實際采集的數據進行對比，并兼有模擬分析和現場分析的能力；另一方面要能與硬件控制軟件配合，將分析得到的結果傳遞給控制軟件，以驅動、控制數字化柔性調姿工裝。另外，此類軟件還可以進一步實現異常狀態的檢測、多維狀態的識別、對操作時難以達到狀態的可視信息化等。相對于傳統測量設備，數字化測量設備具有檢測速度快、安裝和操作便捷、可動態測量、測量精度及效率高等特點。目前，最先進的測量設備是激光跟蹤儀，激光跟蹤儀是近十年來才發展起來的新型測量儀器，集激光干涉技術、光電檢測技術、精密機械技術、計算機及控制技術、現代數值計算理論于一體，實時掃描測量，具有極高的測量精度及效率，可以對三維數據進行直接輸入輸出，并具有廣泛、通用的接口，能夠很容易地與其他數字化設備連接工作。使用激光跟蹤儀進行測量時，跟蹤頭到被測目標點的距離可達幾十米，完全能夠滿足機身部件裝配的需要。圖4.1為API公司的第三代激光跟蹤儀在波音737數字化裝配系統中的應用。

結論

本文介紹了目前飛機裝配的主要技術。為解決目前國內在飛機裝配柔性工裝因缺乏深入的研究應用而導致的數量較少，不能形成規模的問題，提出了飛機數字化裝配的三種關鍵技術，為解決上述問題起到了拋磚引玉的作用。