隨著飛機數(shù)字化設計制造技術的快速發(fā)展，虛擬裝配仿真技術已廣泛應用于航空制造業(yè)，該技術的應用明顯加快了裝配工藝方案制定和實施的速度，有利于優(yōu)化裝配工藝方案，從而有效保證飛機的裝配質(zhì)量。在并行工程中，虛擬裝配仿真技術的應用，能在設計階段發(fā)現(xiàn)問題，有效地減少設計錯誤、縮短研制周期、降低風險、節(jié)約成本。飛機裝配過程的虛擬仿真，涉及到大量的飛機零部件模型、裝配型架(夾具)模型、工具模型和人機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，且參與構建裝配場景的原始模型通常存在大量的冗余數(shù)據(jù)，導致參與飛機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算機硬件設備提出了極高的要求。

三維模型的輕量化技術得到了國內(nèi)外很多專家學者及相關軟件供應商的重視并進行了研究。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，難以在飛機裝配過程虛擬仿真軟件Delmia中實際應用。為此，本文結合飛機裝配過程虛擬仿真的特點，提出了一種基于輕量化模型的裝配過程虛擬仿真方法，大大降低了飛機裝配過程虛擬仿真對計算機硬件的性能要求。

飛機裝配過程的虛擬仿真內(nèi)容

飛機結構復雜、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。
由于飛機裝配固有的復雜性，依靠傳統(tǒng)的計算機手段很難在設計的早期階段就對裝配和維護有關的問題做出準確分析，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間后才能暴露出來。虛擬裝配技術正是虛擬現(xiàn)實技術在產(chǎn)品設計中的應用，其目的不僅是為了在產(chǎn)品設計階段發(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)品的裝配工藝計劃，并且對產(chǎn)品可裝配性進行驗證。

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

機裝配過程虛擬仿真的主要內(nèi)容包括：

(1)預裝配分析。預裝配分析是產(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)品樣機功能是否符合設計要求，及時發(fā)現(xiàn)零部件間的干涉問題及運動機構設計不合理之處，以更改產(chǎn)品設計。某型飛機中機身預裝配仿真結果，如圖1所示。

圖1 中機身預裝配分析

(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，可實時發(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，以便及時進行調(diào)整，得到較為合理的裝配序列和裝配路徑。圖2為某型飛機平尾裝配序列及裝配路徑仿真結果。

    

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)、細節(jié)定義以及空間準確度等問題。其中，干涉檢測分為靜態(tài)、動態(tài)和運動等3類方式，利用這些方式對裝配路徑上的障礙實施自動鑒別，通過計算工件的運動包絡體并判斷該包絡體與環(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為某型飛機導管裝配干涉檢查仿真結果。