・数字技术・
数字化三维工艺设计
肖瑁谢曦鹏
（海装西安局陕西西安７１００８９）
摘要：随着现代化设计与先进制造技术的发展，莪字化设计．制建．装配．数字化装配仿真，以及到现在的数字化三堆工艺设计，从以前
的模拟量传递到现在的数字量传递．这些技术的发展在国外应用非常广泛，而且给制遗业带来了巨大的变革。我国目前研剞的新型飞机，应该彻
底改变以往的设计一制造模式．应该把并行工程的概念引八，做到设计与工艺并行。这就要求充分利用现有的资源，从飞机研翻初期就应该提出数字化的概念和具体的工作，把设计与工艺通过软件联系在一起，使三维产品设计和三维工艺设计得到并行协同进展。
关键词：数字化装配技术三堆工艺设计并行工程ＤＥＩ．ＭＩＡ
中图分类号：ＴＰ３９２文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００７－９４１６（２０ｌ０）１２－－０００９－－０１
１弓Ｉ富
在制造企业的生产流程中，工艺工作贯
穿于整个流程当中。工艺设计工作不仅涉及
到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生
产技术水平等，甚至还要受到工艺人员实际
经验和生产管理体制的制约，其中的任何一
个因素发生变化，都可能导致工艺设计方案
的变化。如何提升工艺设计工作的高效性，
寻求一种新的设计思想和设计模式来实现
“短周期、高质量、低成本”的理想一直是制
造行业的目标。
２国内外工艺设计现状分析
工艺设计处于产晶设计和加工制造的
中间环节，它是生产技术准备工作的关键
步骤。现在使用的ＣＡＰＰ软件，虽然部分替
代了人的手工劳动，缩短了工艺设计时间，
降低了劳动强度，提高了工艺文件的质量，
缩短了生产准备周期，但它没有根本改变
传统的串行工艺设计模式。工艺人员根据
产品图纸、工艺标准、工装、设备等，所做的
工艺设计在车间实际生产（试制）时，还是要
不断的更改，不能保证其工艺设计的合理
性、适用性。
国外在先进制造技术的驱动下，已经率
先采用数字化制造技术，并且提出虚拟制造
的概念，数字化制造以及数字化装配技术的
发展，国外在先进制造业已经走向领先地
位，已经把工艺设计工作从模拟量转变为数
字量传递，已经从根本上改变了工艺设计工
作的模式，提出三维数字工艺分析的概念。
国外大型航空公司利用数字化技术，取得了
可观的效益，通过数字化技术，可以真正实
现从设计到工艺的并行方案，并且无差错的
实现虚拟装配到物理装配。
３并行工程
并行工程是对产品及其相关过程进行
并行、集成化处理的系统方法和综合技术。
它要求产品开发人员从一开始就考虑到产
品全生命周期内各阶段的因素，并强调各部
门的协同工作，通过建立各决策者之间的有
效的信息交流与通讯机制，综合考虑各相关
因素的影响，使后续环节中可能出现的问题
在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，
从而使产品在设计阶段便具有良好的可制
造性、可装配性、可维护性及回收再生等方
面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短
设计、生产准备和制造时间。４数字化装配技术
数字化装配技术是在产品零部件三维
数字化实体模型的基础上，利用现代计算机
技术、信息技术和人工智能技术，借助于虚
拟现实等人机交互手段，来规划与仿真产品
的实际装配过程。它可以克服传统的装配工
艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识，
以及设计难度大、效率低、优化程度低等问
题，通过建立一个高逼真度的多模式交互装
配操作仿真环境，装配规划人员根据经验、
知识和实际条件在计算机虚拟环境中交互
地建立产品零部件的装配序列空间装配路
径，选择工，卡其和装配操作方法，并通过多
种传感器装置分析装配过程中的各种人机
工程问题，可视化地和可感知地分析各种工
艺方法的优劣和实用性，最终得到一个合
理、经济、实用、符合人机工程要求的产品装
配方案。从而达到优化产品设计、避免或减
少物理模型制作、缩短开发周期、降低开发
风险，降低成本，提高装配操作人员的培训
速度、提高装配质量和效率的目的。
由于飞机结构零件数量多，装配关系极
其复杂，又需要有大量的制造资源支持，致
使装配工艺设计难度很大，仅凭工艺工程师
的个人经验，在数字化装配工艺过程设计中
就难免会有各种工艺设计错误或工艺设计
不合理的情况，如果这些错误在产品实际装
配过程才发现的话，就会造成大量的产品、
资源返工和工艺修改，甚至整个工艺布局和
装配流程的调整，给制造周期、生产成本等
都将带来不可估茸的损失。所以三维数字化
装配过程仿真是产品实物在实施装配以前
对装配工艺进行验证的最佳方法，它时间
短、费用低。
５三维工艺设计软件Ｄｅｌｍｉａ
Ｄｅｌｍｉａ为设计师和制造工程师提供了
同一个桌面，使得数字化三维工艺设计与产
品设计同步进行。Ｄｅｌｍｉａ的基于模块加工计
划实现了最优经验制造、资本化和重用。Ｄｅｌ
ｍｉａ工具创造和证实了虚拟建造和维护过
程，通过工厂的虚拟安装和生产工程数据对
工厂基层的影响明显的节约了成本。Ｄｅｌｍｉａ
工具套件提供了从工厂的产品工程到自动
化的无缝的端对端工作流程。
６如何在新机研制中实现三维工
艺设计工作
三维数字化装配工艺设计系统，是以飞机全机数字样机为基础，工艺流程为中心，
在产品的制造过程中，完全以数字鼍传递。
但飞机是通过数字化模犁来表达的，各阶段
可共享模型数据，因此在产品设计同时，可
进行工装设计、工艺设计、可制造性分析，并
进行数字化传递，为并行工程创造了条件。
６．１数字化三维工艺分析平台
数字化三维工艺设计工作站主要采用
网络技术，建立三维工作站，主要负责采集
三维数字化模型数据。ＣＡＴＩＡＤ系列软件中
ＥＮＶＯＩＡ软件ｃＡＴＩＡ和ＤＥＬＭＩＡ的数据管
理系统，ＥＮＯＶＩＡ利用集成的ＰＬＭ采购扩展
协同的能力，协同企业采购（ＣＥＳ）将工程和
采购功能合并到一个协同的桌面环境中，使
得产品生命周期早期及贯穿产品生命周期
的面向供应的设计、零件重用和报废管理成
为可能。
６．２各部们协商共同搭建平台建设
并行工作组内的装配工艺设计人员与
设计人员进行协同产品设计开发的内容与
方法，即时协同设计人员沟通，以确保制造
过程中数据信息的完整性和广泛性。在协同
设计的过程中，在现有技术的基础上，及时
提出新工艺、新方法、新材料的应用，并能提
出在使用新工艺、新方法的过程中，需要设
计人员协同的１＝作。
６．３装配设计可视化协同仿真平台
建立一个基于虚拟现实技术的计算机
装配ｔ艺规划仿真分析环境，利用产品的Ｃ
ＡＤ模型，在不制造实际模型的情况下，由装
配工艺规划人员在计算机环境中对产品的
装配工艺过程进行交互式的定义和分析，同
时，系统提供装配工艺过程动画录制功能，
将规划好的装配工艺以三维动画形式纪录
下来，并可以通过安装在装配现场的浏览终
端。展示给装配人员，以三维工艺来指导三
维装配，从而使装配操作人员能更加直观、
准确、高效地完成装配工作，提高装配质量
和效率．降低时间和成本。
７结语
本文通过对数字化三维工艺设计技术
的分析，对比国内外的现状，提出采用软硬
结合的方法改变传统的工艺设计思路，从根
本上解决了现有工艺技术落后。周期长的缺
点。希望在新机研制中能够采用更为先进的
工艺设计分析技术，减小与国外大型航空制
造公司的差距。
Ｄｉｇｉｔａｌｔｏｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ数字技术与应用
９万方数据数字化三维工艺设计
作者：肖珺， 谢曦鹏
作者单位：海装西安局,陕西,西安,710089
刊名：数字技术与应用
英文刊名：DIGITAL TECHNOLOGY AND APPLICATION
年，卷(期)：2010(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_szjsyyy201012005.aspx
