物理变形重构模型的装配仿真探讨

李玉丹，王松涛

物理变形重构模型的装配仿真探讨

李玉丹1，王松涛2

（1.郑州城市职业学院，河南 郑州452370；2.施耐德电气（中国）有限公司，北京100102）

物理变形重构模型的装配仿存在较为严重的装配变形问题，在物理变形重构模型建构中，我们往往采用限元计算的方法，来衡量模型的重力变形情况，并且采用双三次B样条曲线重构已经变形的装配仿真模型。基于此，文章以某种型号的机身侧壁版装配仿真构建为例，证实这些方法的可行性和操作的安全性。

物理变形；模型重构；装配；仿真

1　浅析物理变形重构模型的装配仿真技术

（1）重新建构装配仿真模型，并且科学的规划产品装配过程中所需要的空间姿态。物理变形重构模型是由点构成的，并且当汇聚的点众多时或者达到一定程度时，而且其分布具有非常清晰的规律，，当这些构成的点发生变化时，能够将整个面的变化呈现出来，，然后对模型的表面进行离散处理，并且将离散点进行型值点标记，随后利用型值点的变化情况真实的反映出模型的变形情况，在设计方法的选取上，针对飞机，我们选用双三次B样条曲面插值，并且该方法的信息量较小，计算比较简便，容易实现整个操作系统的信息交换。另外，物理变形重构模型的装配仿真，不仅仅需要考虑到所使用过的工具、工装、人员运动、辅助设备等对制作质量的影响，还要充分考虑产品与资源的模型仿真契合度，在装配仿真的过程中，做出相应的分析报告，并且对产品设计、资源设计以及装配工艺等进行与时俱进的优化及完善。总之，通过一系列的重构与仿真，使得所设计制作的空间形态与实际铲平规划相契合，全面的提升我国无人机的战斗力。

（2）利用有限元方法来衡量模型的重力变形情况。利用有限元方法来衡量模型的重力变形情况，完成物理变形重构模型的装配仿真，需要做好以下4点：①数据准备。在构建新的物理变形模型之前，需要建立强大的基础数据储备体系，以便支撑整个模型仿真工作的顺利完成，而且工艺人员需要根据装配层次，以及所需要隔离出来的工艺分里面进行集中化的数据重组，将必要的工艺信息引入到产品的工艺模型之中，促使其与装配单元相对应。另外，建立变形后的装配仿真模型之后，需要根据产品制造需要，创建良好的装配仿真环境，总之，做好一切事前准备工作。②设计或者安排装配流程。根据产品工艺制造的实际需要，科学合理地设计出装配仿真工艺流程，旨在为产品工艺制造提供指导，与此同时，还要完成整个工艺流程顺序的建立和完善，保证每一步流程均能保证制造质量。③控制整个装配仿真质量。根据整个装配仿真流程，工艺操作人员认真完成装配仿真任务，并且设置专业的动态质量监测部门，对操作工序、装配路径、装配空间等等进行质量验证，装配仿真工作完成之后，还要再次进行审验，及时地发现可能存在的安全隐患，及时地进行调整或者修改，保证产品的正常使用，且延长产品的使用寿命。④输出装配仿真结果。为了更加突出的显示出装配模型的需要解决的部位，需要将完整、详细的装配仿真结果输出，并且在装配仿真中需要增添适当的修饰，形成良好的分析报告或者视频文件，为装配仿真工作提供一定的借鉴。总之，利用有限元方法来衡量模型的重力变形情况，并且做好系列的准备工作，将重构与仿真的风险降到最低，才能有效提升我国无人机战斗力。

2　实例分析、归纳、总结

我们以某型号的机身侧壁版装配仿真构建为例，并且在装配模型完成之后，需要将物理变形实际情况融合到整个仿真过程中，与装配采用同一操作流程，与装配路径的几何模型进行对比性分析，验证整个装配仿真操作的可行性。

某型号的机身侧壁版装配仿真采用数字化的柔性工装，而且侧壁版往往通过工艺接头实现与工装的连接，并且利用数控程序的驱动作用，对侧壁版进行精确的定位，在这里我们只对侧壁版自重作用下所产生的变形情况进行分析，不考虑侧壁版在运动状态下受外在因素影响所引起的变形情况。另外，由于考虑工作量大小以及计算时间，本次研究重点研究机身下侧壁版刚体变形（由于不会影响到整个物理变形模型装配仿真技术的科学应用，对装配仿真制造质量影响较小）。某型号的机身侧壁版装配仿真的侧壁版是由长桁、蒙皮、工艺接头、加强框等构成，其中长桁及蒙皮均为铝合金材料，工艺接头及加强框均为结构钢资料，且由于机身的侧壁版重量比较大，且跨距也比较大，在侧壁版自身的重力作用下，侧壁版必然会产生一定量的变形，另外，在重力作用下，侧壁版会随着壁板的运动状态变化而变化，并且所产生的变形会严重影响到装配仿真的路径选择。因此，可见重力作用是导致物理变形的重要因素。

除此之外，某型号的机身侧壁版装配仿真的侧壁版均进行了型值点标记，利用型值点的变化来反映整个侧壁版表面受重力影响的程度，从而计算出物理变形程度，然后其工作人员利用ABAQUS对机身进行有限元受力及变形分析，邀请专业人士分析有限元受力及变形结果，有效地提取型值点变形后的坐标值，按照装配仿真设计流程图，进行模型重构，建立完善后的（变形后）装配仿真模型。另外，在机身的侧壁版装配中，与保证与设计相符，前后按照相同的流程和装配路径来实现，并且在装配仿真的过程中，要充分的考虑重力作用等因素的影响。

3　结语

总而言之，物理变形重构模型的装配仿真是一个复杂且严格要求的工作项目，对技术的操作技能和综合素质的要求比较高，且变形在飞机侧壁版设计制造过程中是十分常见的问题，需要不断强化相关工作人员的综合素质，全面优化装配仿真质量。本次研究可能存在一定的片面性，但是不能忽视其研究价值，期望能够产生一定的积极效用。

［1］徐婷，王仲奇，康永刚，等.基于物理变形重构模型的装配仿真［J］.机械制造，2013，51（7）：46-49.

［2］程奂翀，武殿梁，鲍劲松，等.支持薄壁结构交互装配变形仿真的力学模型研究［J］.机械工程学报，2013，49（9）：128-134.

［3］尚炜，宁汝新，刘检华，等.复杂机电产品中的柔性线缆装配过程仿真技术［J］.计算机辅助设计与图形学学报，2012，24（6）：822-831.

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Assembly Simulation of Physical Deformation Reconstruction Model

LI Yu-dan1，WANG Song-tao2
（1.Zhengzhou City College，Zhengzhou，Henan 452370，China；2.Schneider Electric CO.，LTD，Beijing 100102，China）

There are serious assemb1y deformation prob1ems in assemb1y simu1ation of physica1 deformation reconstruction mode1，in construction of physica1 deformation reconstruction mode1，we often adopt the method of finite e1ement ca1cu1ation to measure the gravity deformation of mode1，and adopt doub1e three B sp1ine curves to reconstruct deformed assemb1y simu1ation mode1.Based on this，this artic1e takes assemb1y simu1ation construction of fuse1age side pane1 of a certain mode1 as examp1e to prove the feasibi1ity adn safety of these methods.

physica1 deformation；mode1 reconstruction；assemb1ing；simu1ation

TP391.7

A

2095-980X（2016）03-0072-02

2016-03-02

李玉丹（1982-），女，河南禹州人，硕士，主要从事教育工作。