李玉丹，王松濤

物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真探討

李玉丹1，王松濤2

（1.鄭州城市職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州452370；2.施耐德電氣（中國(guó)）有限公司，北京100102）

物理變形重構(gòu)模型的裝配仿存在較為嚴(yán)重的裝配變形問(wèn)題，在物理變形重構(gòu)模型建構(gòu)中，我們往往采用限元計(jì)算的方法，來(lái)衡量模型的重力變形情況，并且采用雙三次B樣條曲線重構(gòu)已經(jīng)變形的裝配仿真模型?；诖?，文章以某種型號(hào)的機(jī)身側(cè)壁版裝配仿真構(gòu)建為例，證實(shí)這些方法的可行性和操作的安全性。

物理變形；模型重構(gòu)；裝配；仿真

1　淺析物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真技術(shù)

（1）重新建構(gòu)裝配仿真模型，并且科學(xué)的規(guī)劃產(chǎn)品裝配過(guò)程中所需要的空間姿態(tài)。物理變形重構(gòu)模型是由點(diǎn)構(gòu)成的，并且當(dāng)匯聚的點(diǎn)眾多時(shí)或者達(dá)到一定程度時(shí)，而且其分布具有非常清晰的規(guī)律，，當(dāng)這些構(gòu)成的點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，能夠?qū)⒄麄€(gè)面的變化呈現(xiàn)出來(lái)，，然后對(duì)模型的表面進(jìn)行離散處理，并且將離散點(diǎn)進(jìn)行型值點(diǎn)標(biāo)記，隨后利用型值點(diǎn)的變化情況真實(shí)的反映出模型的變形情況，在設(shè)計(jì)方法的選取上，針對(duì)飛機(jī)，我們選用雙三次B樣條曲面插值，并且該方法的信息量較小，計(jì)算比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作系統(tǒng)的信息交換。另外，物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真，不僅僅需要考慮到所使用過(guò)的工具、工裝、人員運(yùn)動(dòng)、輔助設(shè)備等對(duì)制作質(zhì)量的影響，還要充分考慮產(chǎn)品與資源的模型仿真契合度，在裝配仿真的過(guò)程中，做出相應(yīng)的分析報(bào)告，并且對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、資源設(shè)計(jì)以及裝配工藝等進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的優(yōu)化及完善。總之，通過(guò)一系列的重構(gòu)與仿真，使得所設(shè)計(jì)制作的空間形態(tài)與實(shí)際鏟平規(guī)劃相契合，全面的提升我國(guó)無(wú)人機(jī)的戰(zhàn)斗力。

（2）利用有限元方法來(lái)衡量模型的重力變形情況。利用有限元方法來(lái)衡量模型的重力變形情況，完成物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真，需要做好以下4點(diǎn)：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。在構(gòu)建新的物理變形模型之前，需要建立強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)儲(chǔ)備體系，以便支撐整個(gè)模型仿真工作的順利完成，而且工藝人員需要根據(jù)裝配層次，以及所需要隔離出來(lái)的工藝分里面進(jìn)行集中化的數(shù)據(jù)重組，將必要的工藝信息引入到產(chǎn)品的工藝模型之中，促使其與裝配單元相對(duì)應(yīng)。另外，建立變形后的裝配仿真模型之后，需要根據(jù)產(chǎn)品制造需要，創(chuàng)建良好的裝配仿真環(huán)境，總之，做好一切事前準(zhǔn)備工作。②設(shè)計(jì)或者安排裝配流程。根據(jù)產(chǎn)品工藝制造的實(shí)際需要，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)出裝配仿真工藝流程，旨在為產(chǎn)品工藝制造提供指導(dǎo)，與此同時(shí)，還要完成整個(gè)工藝流程順序的建立和完善，保證每一步流程均能保證制造質(zhì)量。③控制整個(gè)裝配仿真質(zhì)量。根據(jù)整個(gè)裝配仿真流程，工藝操作人員認(rèn)真完成裝配仿真任務(wù)，并且設(shè)置專業(yè)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)部門，對(duì)操作工序、裝配路徑、裝配空間等等進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，裝配仿真工作完成之后，還要再次進(jìn)行審驗(yàn)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整或者修改，保證產(chǎn)品的正常使用，且延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。④輸出裝配仿真結(jié)果。為了更加突出的顯示出裝配模型的需要解決的部位，需要將完整、詳細(xì)的裝配仿真結(jié)果輸出，并且在裝配仿真中需要增添適當(dāng)?shù)男揎?，形成良好的分析?bào)告或者視頻文件，為裝配仿真工作提供一定的借鑒。總之，利用有限元方法來(lái)衡量模型的重力變形情況，并且做好系列的準(zhǔn)備工作，將重構(gòu)與仿真的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，才能有效提升我國(guó)無(wú)人機(jī)戰(zhàn)斗力。

2　實(shí)例分析、歸納、總結(jié)

我們以某型號(hào)的機(jī)身側(cè)壁版裝配仿真構(gòu)建為例，并且在裝配模型完成之后，需要將物理變形實(shí)際情況融合到整個(gè)仿真過(guò)程中，與裝配采用同一操作流程，與裝配路徑的幾何模型進(jìn)行對(duì)比性分析，驗(yàn)證整個(gè)裝配仿真操作的可行性。

某型號(hào)的機(jī)身側(cè)壁版裝配仿真采用數(shù)字化的柔性工裝，而且側(cè)壁版往往通過(guò)工藝接頭實(shí)現(xiàn)與工裝的連接，并且利用數(shù)控程序的驅(qū)動(dòng)作用，對(duì)側(cè)壁版進(jìn)行精確的定位，在這里我們只對(duì)側(cè)壁版自重作用下所產(chǎn)生的變形情況進(jìn)行分析，不考慮側(cè)壁版在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下受外在因素影響所引起的變形情況。另外，由于考慮工作量大小以及計(jì)算時(shí)間，本次研究重點(diǎn)研究機(jī)身下側(cè)壁版剛體變形（由于不會(huì)影響到整個(gè)物理變形模型裝配仿真技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，對(duì)裝配仿真制造質(zhì)量影響較小）。某型號(hào)的機(jī)身側(cè)壁版裝配仿真的側(cè)壁版是由長(zhǎng)桁、蒙皮、工藝接頭、加強(qiáng)框等構(gòu)成，其中長(zhǎng)桁及蒙皮均為鋁合金材料，工藝接頭及加強(qiáng)框均為結(jié)構(gòu)鋼資料，且由于機(jī)身的側(cè)壁版重量比較大，且跨距也比較大，在側(cè)壁版自身的重力作用下，側(cè)壁版必然會(huì)產(chǎn)生一定量的變形，另外，在重力作用下，側(cè)壁版會(huì)隨著壁板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化，并且所產(chǎn)生的變形會(huì)嚴(yán)重影響到裝配仿真的路徑選擇。因此，可見(jiàn)重力作用是導(dǎo)致物理變形的重要因素。

除此之外，某型號(hào)的機(jī)身側(cè)壁版裝配仿真的側(cè)壁版均進(jìn)行了型值點(diǎn)標(biāo)記，利用型值點(diǎn)的變化來(lái)反映整個(gè)側(cè)壁版表面受重力影響的程度，從而計(jì)算出物理變形程度，然后其工作人員利用ABAQUS對(duì)機(jī)身進(jìn)行有限元受力及變形分析，邀請(qǐng)專業(yè)人士分析有限元受力及變形結(jié)果，有效地提取型值點(diǎn)變形后的坐標(biāo)值，按照裝配仿真設(shè)計(jì)流程圖，進(jìn)行模型重構(gòu)，建立完善后的（變形后）裝配仿真模型。另外，在機(jī)身的側(cè)壁版裝配中，與保證與設(shè)計(jì)相符，前后按照相同的流程和裝配路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在裝配仿真的過(guò)程中，要充分的考慮重力作用等因素的影響。

3　結(jié)語(yǔ)

總而言之，物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真是一個(gè)復(fù)雜且嚴(yán)格要求的工作項(xiàng)目，對(duì)技術(shù)的操作技能和綜合素質(zhì)的要求比較高，且變形在飛機(jī)側(cè)壁版設(shè)計(jì)制造過(guò)程中是十分常見(jiàn)的問(wèn)題，需要不斷強(qiáng)化相關(guān)工作人員的綜合素質(zhì)，全面優(yōu)化裝配仿真質(zhì)量。本次研究可能存在一定的片面性，但是不能忽視其研究?jī)r(jià)值，期望能夠產(chǎn)生一定的積極效用。

［1］徐婷，王仲奇，康永剛，等.基于物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真［J］.機(jī)械制造，2013，51（7）：46-49.

［2］程奐翀，武殿梁，鮑勁松，等.支持薄壁結(jié)構(gòu)交互裝配變形仿真的力學(xué)模型研究［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（9）：128-134.

［3］尚煒，寧汝新，劉檢華，等.復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中的柔性線纜裝配過(guò)程仿真技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2012，24（6）：822-831.

［4］趙柏萱，寧汝新，劉檢華，等.虛擬環(huán)境下的管路布局與裝配仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（8）：895-900.

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，碩士，主要從事教育工作。