3. 以仿真为中心的虚拟装配

以仿真为中心的虚拟装配(Simulate—Centered Virtual Assembly)是在产品装配设计模型中溶入仿真技术，并以此来评估和优化装配过程。其主要目标是评价产品可装配性。

(1)优化装配过程　目的是使产品能适应当地具体情况，合理划分成装配单元，使装配单元能并行地进行装配。
(2)可装配性评价　主要是评价产品装配的相对难易程度，计算装配费用，并以此决定产品设计是否需要修改。

三、应用研究

1．基础应用环境

虚拟装配技术在飞机设计中的应用，需要一定的基础应用环境作为平台，主要包括以下几个方面：协同工作环境、统一的PDM与信息编码系统、航空通用基础标准和系统集成环境。

(1)协同工作环境　飞机研制过程实际上是多部门、多学科、多系统之间的反复协调的工作过程。在飞机研制中，每一个专业、部门的工程师由于受专业和主观因素的制约，总是会过多地考虑飞机某一方面的性能指标，而忽略了飞机的综合性能指标，因此，有一个协同工作的基础环境，实现支持异地设计、异地装配、异地测试的工作环境，特别是基于广域网的三维图形的异地快速传递、过程控制、人机交互的基础环境是非常必要的。

(2)统一的PDM与信息编码系统　飞机设计是一项复杂的系统工程，各项工程数据在IPT内部以及IPT之间的合理流动，有效管理是实现虚拟装配技术的重要环节，必须能够实现跨网络平台的协同设计，实现应用工具的“即插即用”，又能对应用工具产生的各种异构产品数据进行管理和传递，保证在正确的时间把正确的信息以正确的方式传递给正确使用的人。采用统一的PDM软件实现了人、数据、过程这三者的集成，而且通过软件提供的用户化集成工具箱，这可以实现应用的集成。同时，为了便于对飞机设计数据管理，对飞机研制全过程的数据进行有效控制和管理，采用统一的信息编码系统也是一项重要的应用基础环节。

(3)航空通用基础标准　虚拟装配技术在国外先进飞机公司得到了广泛应用，他们各自建立了相关的标准体系，形成了良好的技术平台。我国航空领域近几年虽然积极推行该项技术，但只限于软件技术的应用，普遍存在应用思想、方法以及实施途径不一致的现象，无法实现行业CAD/CAE /CAPP/CAM技术的有效集成和厂所之间的数据交换。因此，在虚拟装配应用于飞机研制过程中，建立航空通用基础标准是一项基础环节。

(4)系统集成环境　系统集成绝不是把单项系统互连在一起，而是作为一个统一的基础平台进行考虑。包括两个层次：物理系统集成环境，应用集成环境。

物理系统集成环境是把各个“自动化孤岛”沟通起来，使之能够相互交换数据和信息，也就是将基础物理平台和信息处理设备用通信网络互连起来。

应用集成环境是系统内各部分的应用及其用户之间的集成，包括人和机器之间的控制和信息集成。应用集成的实施要有公共数据库，要通过系统内或系统间的通讯、共享和处理各种信息资源。由于实际系统中异构问题的普遍存在，在应用集成的层次上就要提供一个技术的基础环境，能在全系统范围内，存取所需要的有关信息。

2．飞机部件级产品实施方法及途径

(1)软硬件环境　我们所使用的软硬件环境如下：

硬件：IBM RISC/6000工作站；
软件：CATIA V4.1.9　PM V3.1及其支持环境。

(2)某型飞机方向舵虚拟装配技术应用研究　我们选择某型飞机方向舵的虚拟装配技术应用研究作为工程实例，对虚拟装配技术的工程应用思想、方法、具体实施途径作进一步研究，为下一阶段全机的应用提供一种基本的理论支持。

1)总体设计阶段　IPT根据飞机总体设计要求以及基本的总体设计参数，建立方向舵主模型空间，并进行初步的总体布局。总体设计阶段的模型。在此阶段，主要包括以下基本步骤：

☆ 根据已经建立的全机理论外形，提取方向舵结构理论外形；
☆ 布置方向舵主要的结构部分初始模型(舵梁、翼肋等)；
☆ 系统构件进行初步布置、建立初始模型。

本阶段结束时，必须冻结已经建立的产品主模型空间，作为研制工作的基础。通过PM系统传递主模型空间数据到共享数据库，作为模型设计共享的基础。

2)装配设计阶段　这是飞机模型具体建立阶段。本阶段主要包括以下三个重要环节：部件模型空间分配、应力控制、具体模型定义，主要包括以下基本步骤：

☆ 建立方向舵主体结构简单的实体模型；
☆ 定义具体结构装配的分解线路(建立装配层次、装配区域)；
☆ 按“系统最大空间”原理进行初步的系统布局；
☆ 定义各系统之间的界面(原则上与结构设计界面一致)；
☆ 对于系统主要的走向，用简单实体方式，进行初期布局；
☆ 建立模型间的具体装配约束(Constraints)关系；
☆ 进行方向舵三维实体模型的具体设计；
☆ 通过PM系统从共享数据库中提取相应的结构模型；
☆ 进行系统和设备的空间模型的具体设计；
☆ 进行计算机装配(Computer Mock-Up 简称CMU)，干涉检查；
☆ 进行初步的应力分析，如果模型的几何要素作更改，需要重新进行计算机装配(CMU)以及干涉检查；
☆ 确定合理计算数据，通过PM系统传递计算数据至方向舵共享数据库。

3)详细设计阶段　本阶段完成方向舵所有零件的设计工作，保证方向舵所有零件干涉自由，设计模型。本阶段包括以下基本内容：

☆ 完善方向舵三维实体模型的细节设计；
☆ 传递本阶段的设计模型至方向舵共享数据库；
☆ 进行方向舵模型的计算机装配(CMU)、干涉检查，做到模型干涉自由；
☆ 通过PM系统传递最终的设计模型至方向舵共享数据库；
☆ 释放方向舵的模型数据。

四、结束语

虚拟装配的应用研究在国内主机厂和研究所才刚刚起步，但人们已经逐渐地认识到虚拟装配所能发挥的巨大作用和发展潜力。我们在虚拟装配技术的应用研究中逐渐体会到：改变产品研制人员的研制习惯和观念、采用合理的虚拟装配应用方法、建立一定的组织机构是实现虚拟装配的核心，产品数据在研制中的合理管理和流动是实现虚拟装配的基础。

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