38、复合材料装配过程模拟研究

复合材料装配过程模拟研究

1. 引言

高性能复合材料在航空航天领域的应用比例显著增加，在飞机小翼面部件中，越来越多的复合材料被用作蒙皮、梁、桁架和肋结构。然而，与传统金属小翼面部件的装配工艺模拟研究相比，航空复合材料小翼面部件的装配工艺模拟研究案例相对较少。

国内外通过建模和仿真对制造系统的最佳产能利用率和生产线优化进行了研究，例如：
- PA Russkikh等人使用Tecnomatix Plant Simulation软件开发电子生产装配车间的仿真模型。
- Hafiz Zahid Nabi等人使用Petri网评估配备多种产品的柔性制造系统的转盘性能。
- Sergio Gallego - García等人基于可行系统模型的数字孪生方法设计和仿真产能管理模型。

本文的研究思路是：先对典型复合材料小翼面部件试生产阶段的生产线进行调研，梳理工艺流程并绘制流程图，计算物流路径以确定数字工厂布局原则，基于CATIA构建数字工厂3D模型，最后基于MATLAB建立工艺仿真模型，计算不同生产资源约束下的典型部件产能、资源利用率等指标，为工厂布局、设备配置和产能分析提供参考。

2. 计算方案

2.1 复合材料装配工艺简介

以某型号全复合材料小翼面部件为典型零件，其制造工艺为一次性粘结成型，工艺流程包括预装配、复合材料粘结、固化成型、二次装配等。该典型零件包含12个一级工艺，可细化为71个二级工艺。与传统装配工艺相比，复合材料装配工艺有两个明显特点：
- 分支较少，二级工艺中大多只有一个紧前工序。
- 关键设备占用率高，关键设备是影响装配周期的重要因素。

关键