论文部分内容阅读
[摘 要]随着科技的发展，我国生产技术的提升，而MBD 也成为了飞机设计制造数字化技术发展的新阶段和总趋势，对航空制造行业具有重要作用。基于此，本文论述了MBD数字化装配件数分析。
[关键词]MBD；数字化；装配
中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0351-01
国外先进企业在20世纪80年代初开始大规模对飞机总装生产线进行技术改造，并围绕自动化和数字化制造技术和生产模式进行了各项技术的创新和流程再造。目前，自动化测量技术、数字化支撑定位技术、自动化加工技术、在线测量等先进技术，已经渗透到飞机制造和装配的各个环节，为航空制造技术的发展起到了重要作用。[1]
1、MBD技术条件下研究的优势
与传统的工程图纸相比，MBD技术拥有巨大的优势，应用在此基础上发挥最大的作用。主要有八大点：第一，MBD数据集是生产环节中的单一数据来源，避免出现数据不吻合、成本高的现象；第二，MBD技术可以展现的三维空间动态，直观的表达造型，尤其是一些有曲面的；第三，可以促进研制人员对设计的表达，可以让生产人员更加准确的把握设计的核心技术，更精确的制作；第四，可以更好的实现新型技术和产品的制造和加工；第五，MBD技术真正的实现了产品数字化定义，使产品在加工、装配、测量和检验的过程中实现高度的集成，生产人员即使在脱离图纸的情况下，也能进行产品的顺利制造和检验；第六，MBD技术借助CAD系统具备的隐藏、移动、旋转和缩放等功能，使得产品信息可以更加简洁、有效存取、管理和展示；第七，基于MBD技术的制造技术采用数字化研制体系，可以准确、高效的传递产品信息，可以避免在后期生产过程中生产人员阅读、输入产品信息的流程，减少产品研制过程中由于人为因素导致的操作失误，减少重复性劳动，提高整体生产效率；第八，在MBD技术条件下，应用研究可以给研发人员带来三维模型和二维数据对应，可以促进研发人员更准确的把握产品的信息。[2]
2、优化基于MBD的飞机数字化装配技术的几点建议
2.1、提升测量装配技术
结合MBD技术在航空制造行业的应用现状，数字化装配技术的广泛应用离不开测量监测的发展，在一定程度上提升数字化测量装配技术具有实质性作用。所谓MBD的数字化测量装配技术，即是通过相关检测设备和运行工具对飞机装配构件的面积形状、尺寸大小予以监测，如：电子经纬仪、数字化照相测量设备，按照设计标准试行的特殊装配技术。在飞机装配过程中，利用数字化测量装配技术和相关检测系统，将实际测量数据与MBD模型理论数据统一对比（保障数据的精确度），对不符合要求的进行自动化修改，控制空间装配位置和坐标范围的差异变化。[3]在某飞机装配现场中，通过AO装配指令的标准规划设计，将数字化测量装配技术应用于其中，通过中间协调环节和安装质量等判断依据，在原有基础上缩减产品生产周期和数据采集时间，为工装定检、零件设计等方法提供了更加便捷的条件，将数字化产品定义提升至100%功效，BASE坐标系统检测也发挥了独特优势，是完成实测值的对比分析后的准确度检验。
2.2、增强工艺设计体系
基于MBD三维数字化装配工艺设计过程中，对三维装配指令的监管方式较为严格，并始终连接于飞机设计过程的整体发展中。为此，在制定数字化装配技术的设计方案中，重视工艺设计体系的不同构造阶段，对“装配路径设计、工艺优化模拟程序、制孔设备定位”等相关方面做好装配处理，安排装配内部零构建设计规划，以保障数字化装配仿真自动化系统。在达索公司的DELMIA软件平台开发中，利用三维数字化装配设计系统，通过DPM和DPE为其提供三维可视化操作环境，结合三维装配工艺体系的顶层设计原理，为产品规划设计、装配工艺提供选择路径，将现场制造实际问题发生概率缩减至最小，MBD模型数据的可靠性应用于产品实际制造中，以保障工艺设计和规划处理的可行性，这也是当前三维数字化装配技术的基本表征。
2.3、型材类零件外形
科技的进步带动数字化的进程，航天事业也积极引用数字化技术，提高了产品的质量和生产效率。在飞机零件制造过程中，经常会遇到一些曲面零件的加工，但是由于曲面的尺寸把握的高难度，时间生产中就会出现很多废品，浪费了不少资源。目前对这种曲面零件的制作还很难进行数控加工，因为很难找到零件的原点，定位的时候也比较困难，生产的进度很难掌控。因此在这类零件加工中还是建立传统的平面数模。这种带有曲面零件的外形样板的设计不同于以往的外形样板的设计，是在展开数字模型的基础上进行外形样板的设计。科研技术人员根据工程数据将数字模型展开，得到准确的数据，再进行重新建模的工作，外形样板的模型可以提高曲面零件的精确度。外形样板是加工全面零件的重要依据，各项数据的建立和表达都需要十分的准确和清晰，最大程度的节省飞机制造的周期，提高飞机产品出厂时的质量。
2.4、MBD的数字化测量装配技术
MBD技术的应用使得数字化测量装配检测技术得以广泛应用，就是运用先进的检测设备（如激光跟踪仪、电子经纬仪、数字照相测量设备以及室内 GPS等数字测量系统）对工装或装配件的形状和尺寸进行实时监测，并采取相应措施把工装形状与尺寸控制在设计要求范围内或对装配件进行直接装配的一种先进装配技术。在进行数字化测量装配过程中，激光跟踪仪等数字测量系统采集工装或者产品的形状与尺寸信息，并通过测量数据分析系统对测量数据与MBD数模中的理论数据进行分析比对。如果测量数据不符合理论数据的尺寸公差要求，则通过手动或自动方式调整装配对象空间位置，直到测量数据在理论数据的尺寸公差范围内。
2.5、应用制孔提取方式
据不完全数据统计，对于飞机装配的实际运行过程，大型飞机构造中约有150～200万个连接件，机械链接为主要施行方式。目前，部分飞机产品模型设计采用CATIA模型文件，通过零件对象、模型文件等形式呈现，提升装配制孔孔位信息提取方式的实际应用效益，可完成产品设计过程中的元素对象整合（几何信息、文本信息），对产品设计元素互联技术也具备一定影响，可供相关产品编程工作重復利用。对于飞机部件装配技术，制孔孔位信息提取方式通过内部深度、面积大小、孔口平滑等情况，为MBD数字化装配技术提拱了关键依据，深入到装配技术的实际应用中。
3、结语
总之，我国飞机装配技术起点低，基础薄弱，要最终实现数字化装配技术的发展，必须深入研究计算机控制、测量、在线检查、管理等多领域学科技术，经历从基础技术研究和应用到模块化单元技术研究应用，再到数字化装配技术集成研究应用三个阶段，走自主研发之路。只有这样，才能使我国飞机装配技术研究重点突出、成本可控、易于试验和实现，从而迅速转化成实用的生产技术，支持我国数字化装配和制造技术的发展，提高产品质量和企业竞争力。
参考文献
[1] 梅中义.基于MBD的飞机数字化装配技術[J].航空制造技术，2010，18：42-45.
[2] 冯廷廷.基于MBD的飞机装配工艺规划与仿真[D].南京航空航天大学，2011.
[3] 谢曦鹏，李洋，李向明.基于MBD技术检验规程在飞机数字化装配中的应用[J].西安航空学院学报，2013，05：17-21.
[关键词]MBD；数字化；装配
中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0351-01
国外先进企业在20世纪80年代初开始大规模对飞机总装生产线进行技术改造，并围绕自动化和数字化制造技术和生产模式进行了各项技术的创新和流程再造。目前，自动化测量技术、数字化支撑定位技术、自动化加工技术、在线测量等先进技术，已经渗透到飞机制造和装配的各个环节，为航空制造技术的发展起到了重要作用。[1]
1、MBD技术条件下研究的优势
与传统的工程图纸相比，MBD技术拥有巨大的优势，应用在此基础上发挥最大的作用。主要有八大点：第一，MBD数据集是生产环节中的单一数据来源，避免出现数据不吻合、成本高的现象；第二，MBD技术可以展现的三维空间动态，直观的表达造型，尤其是一些有曲面的；第三，可以促进研制人员对设计的表达，可以让生产人员更加准确的把握设计的核心技术，更精确的制作；第四，可以更好的实现新型技术和产品的制造和加工；第五，MBD技术真正的实现了产品数字化定义，使产品在加工、装配、测量和检验的过程中实现高度的集成，生产人员即使在脱离图纸的情况下，也能进行产品的顺利制造和检验；第六，MBD技术借助CAD系统具备的隐藏、移动、旋转和缩放等功能，使得产品信息可以更加简洁、有效存取、管理和展示；第七，基于MBD技术的制造技术采用数字化研制体系，可以准确、高效的传递产品信息，可以避免在后期生产过程中生产人员阅读、输入产品信息的流程，减少产品研制过程中由于人为因素导致的操作失误，减少重复性劳动，提高整体生产效率；第八，在MBD技术条件下，应用研究可以给研发人员带来三维模型和二维数据对应，可以促进研发人员更准确的把握产品的信息。[2]
2、优化基于MBD的飞机数字化装配技术的几点建议
2.1、提升测量装配技术
结合MBD技术在航空制造行业的应用现状，数字化装配技术的广泛应用离不开测量监测的发展，在一定程度上提升数字化测量装配技术具有实质性作用。所谓MBD的数字化测量装配技术，即是通过相关检测设备和运行工具对飞机装配构件的面积形状、尺寸大小予以监测，如：电子经纬仪、数字化照相测量设备，按照设计标准试行的特殊装配技术。在飞机装配过程中，利用数字化测量装配技术和相关检测系统，将实际测量数据与MBD模型理论数据统一对比（保障数据的精确度），对不符合要求的进行自动化修改，控制空间装配位置和坐标范围的差异变化。[3]在某飞机装配现场中，通过AO装配指令的标准规划设计，将数字化测量装配技术应用于其中，通过中间协调环节和安装质量等判断依据，在原有基础上缩减产品生产周期和数据采集时间，为工装定检、零件设计等方法提供了更加便捷的条件，将数字化产品定义提升至100%功效，BASE坐标系统检测也发挥了独特优势，是完成实测值的对比分析后的准确度检验。
2.2、增强工艺设计体系
基于MBD三维数字化装配工艺设计过程中，对三维装配指令的监管方式较为严格，并始终连接于飞机设计过程的整体发展中。为此，在制定数字化装配技术的设计方案中，重视工艺设计体系的不同构造阶段，对“装配路径设计、工艺优化模拟程序、制孔设备定位”等相关方面做好装配处理，安排装配内部零构建设计规划，以保障数字化装配仿真自动化系统。在达索公司的DELMIA软件平台开发中，利用三维数字化装配设计系统，通过DPM和DPE为其提供三维可视化操作环境，结合三维装配工艺体系的顶层设计原理，为产品规划设计、装配工艺提供选择路径，将现场制造实际问题发生概率缩减至最小，MBD模型数据的可靠性应用于产品实际制造中，以保障工艺设计和规划处理的可行性，这也是当前三维数字化装配技术的基本表征。
2.3、型材类零件外形
科技的进步带动数字化的进程，航天事业也积极引用数字化技术，提高了产品的质量和生产效率。在飞机零件制造过程中，经常会遇到一些曲面零件的加工，但是由于曲面的尺寸把握的高难度，时间生产中就会出现很多废品，浪费了不少资源。目前对这种曲面零件的制作还很难进行数控加工，因为很难找到零件的原点，定位的时候也比较困难，生产的进度很难掌控。因此在这类零件加工中还是建立传统的平面数模。这种带有曲面零件的外形样板的设计不同于以往的外形样板的设计，是在展开数字模型的基础上进行外形样板的设计。科研技术人员根据工程数据将数字模型展开，得到准确的数据，再进行重新建模的工作，外形样板的模型可以提高曲面零件的精确度。外形样板是加工全面零件的重要依据，各项数据的建立和表达都需要十分的准确和清晰，最大程度的节省飞机制造的周期，提高飞机产品出厂时的质量。
2.4、MBD的数字化测量装配技术
MBD技术的应用使得数字化测量装配检测技术得以广泛应用，就是运用先进的检测设备（如激光跟踪仪、电子经纬仪、数字照相测量设备以及室内 GPS等数字测量系统）对工装或装配件的形状和尺寸进行实时监测，并采取相应措施把工装形状与尺寸控制在设计要求范围内或对装配件进行直接装配的一种先进装配技术。在进行数字化测量装配过程中，激光跟踪仪等数字测量系统采集工装或者产品的形状与尺寸信息，并通过测量数据分析系统对测量数据与MBD数模中的理论数据进行分析比对。如果测量数据不符合理论数据的尺寸公差要求，则通过手动或自动方式调整装配对象空间位置，直到测量数据在理论数据的尺寸公差范围内。
2.5、应用制孔提取方式
据不完全数据统计，对于飞机装配的实际运行过程，大型飞机构造中约有150～200万个连接件，机械链接为主要施行方式。目前，部分飞机产品模型设计采用CATIA模型文件，通过零件对象、模型文件等形式呈现，提升装配制孔孔位信息提取方式的实际应用效益，可完成产品设计过程中的元素对象整合（几何信息、文本信息），对产品设计元素互联技术也具备一定影响，可供相关产品编程工作重復利用。对于飞机部件装配技术，制孔孔位信息提取方式通过内部深度、面积大小、孔口平滑等情况，为MBD数字化装配技术提拱了关键依据，深入到装配技术的实际应用中。
3、结语
总之，我国飞机装配技术起点低，基础薄弱，要最终实现数字化装配技术的发展，必须深入研究计算机控制、测量、在线检查、管理等多领域学科技术，经历从基础技术研究和应用到模块化单元技术研究应用，再到数字化装配技术集成研究应用三个阶段，走自主研发之路。只有这样，才能使我国飞机装配技术研究重点突出、成本可控、易于试验和实现，从而迅速转化成实用的生产技术，支持我国数字化装配和制造技术的发展，提高产品质量和企业竞争力。
参考文献
[1] 梅中义.基于MBD的飞机数字化装配技術[J].航空制造技术，2010，18：42-45.
[2] 冯廷廷.基于MBD的飞机装配工艺规划与仿真[D].南京航空航天大学，2011.
[3] 谢曦鹏，李洋，李向明.基于MBD技术检验规程在飞机数字化装配中的应用[J].西安航空学院学报，2013，05：17-21.