淺析MBD技術(shù)在飛機制造檢驗中的應(yīng)用

【摘要】本文在闡釋總結(jié)MBD技術(shù)內(nèi)涵及其應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從航空產(chǎn)品設(shè)計特性提取、大部件對接總體裝配和飛機制造檢驗點設(shè)置三個方面，就我國飛機制造檢驗中MBD關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進行了深入探討。

【關(guān)鍵詞】MBD技術(shù)；制造檢驗；飛機

伴隨計算機輔助設(shè)計技術(shù)的日臻完善，三維數(shù)字化技術(shù)在飛機裝配制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普遍。特別是MBD技術(shù)的應(yīng)用，從實質(zhì)上推動了數(shù)控加工成形技術(shù)、數(shù)字化測量技術(shù)、數(shù)字化陣列式裝配技術(shù)等先進飛機制造模式的應(yīng)用，從根本上改變了我國航空產(chǎn)品裝配制造基本靠手工生產(chǎn)的現(xiàn)狀，極大的減不了協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，提高了飛機裝配制造生產(chǎn)效率。目前，國外大型飛機制造已經(jīng)普遍采用MBD技術(shù)，取得了令人矚目的效益。我國飛機制造領(lǐng)域基于MBD技術(shù)的行業(yè)標準體系還處于建立探索階段；探討MBD技術(shù)在飛機裝配制造檢驗、檢查中的應(yīng)用，對完善飛機數(shù)字化裝配制造技術(shù)體系、提高我國飛機裝配制造質(zhì)量具重要的意義。

一、MBD技術(shù)內(nèi)涵及其應(yīng)用現(xiàn)狀

MBD技術(shù)又稱基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化定義；針對于飛機航空產(chǎn)品的MBD技術(shù)，是指以三維產(chǎn)品模型為基礎(chǔ)，集成尺寸標注、加工制造要求、公差要求和檢驗要求等特征信息，實現(xiàn)對飛機航空產(chǎn)品特征的描述、共享，旨在滿足數(shù)字化制造信息傳遞需求；其從根本上取消了“二維圖紙工程定義”在飛機裝配制造領(lǐng)域的應(yīng)用。MBD技術(shù)徹底的將三維制造信息與三維設(shè)計信息放在一個產(chǎn)品三維數(shù)字化模型中，摒棄了傳統(tǒng)的二維圖樣，直接使用三維模型作為飛機航空產(chǎn)品的制造依據(jù)，完美的實現(xiàn)了CAD與CAM融合。

目前，我國航空領(lǐng)域關(guān)于MBD數(shù)模技術(shù)的應(yīng)用體系，都是基于CAPP、PDM系統(tǒng)的，與先進完善的MBD飛機數(shù)字化裝配制造技術(shù)體系相比，在動態(tài)、協(xié)調(diào)、協(xié)同等方面都存在著較大差距。為了滿足MBD技術(shù)飛機航空領(lǐng)域的環(huán)境要求，從根上解決跨地域、多企業(yè)協(xié)同合作的全數(shù)字化“虛擬企業(yè)”研發(fā)模式，有必要開發(fā)DCE飛機協(xié)同研制平臺，從管理協(xié)同、溝通協(xié)同、制造協(xié)同、工裝管理、CAPP、生產(chǎn)管控和檔案系統(tǒng)等多個模塊角度實現(xiàn)飛機分系統(tǒng)的MBOM、PBOM、AO/FO等飛機制造數(shù)據(jù)庫協(xié)同?？梢杂贛BD技術(shù)在我國飛機數(shù)字化裝配制造中的應(yīng)用框架已經(jīng)基本具備，但其應(yīng)用還缺乏“流暢”。

二、MBD關(guān)鍵技術(shù)在飛機制造檢驗中的應(yīng)用

（一）產(chǎn)品設(shè)計特性提取

基于MBD技術(shù)的航空產(chǎn)品數(shù)模，集成了產(chǎn)品加工、測量、裝配和檢驗整個過程所需要的三維標注信息。MBD數(shù)模終端用戶可以依據(jù)自己的需求從數(shù)模中提取所需要的數(shù)據(jù)，以及開展數(shù)模測量、標注和捕獲等操作；并可以使用添加到自定義特征樹功能，實現(xiàn)航空產(chǎn)品信息的分類提取和顯示。基于MBD技術(shù)的航空產(chǎn)品數(shù)模三維標注信息，主要包括幾何信息和非幾何信息兩種。幾何信息，是指除了三維實體上的標注，特征樹上還會自動生成相應(yīng)的節(jié)點；提供更多的產(chǎn)品信息。非幾何信息，主要標注在特征樹上。MBD技術(shù)建模過程在特征樹上自動生成的外部參考、復(fù)合參數(shù)、過程元素、鈑金參數(shù)等節(jié)點，則不屬于三維標注信息，不包括在非幾何信息內(nèi)。關(guān)于飛機裝配產(chǎn)品設(shè)計特性信息的提取，主要應(yīng)包括系統(tǒng)組件和機體結(jié)構(gòu)裝配兩大部分。裝配件主要由諸多零件和相關(guān)的緊固連接件組合而成。裝配件三維標注，是在一個新建立的“部件”模型中的標注，與其它模型一起標注在裝配結(jié)構(gòu)樹上；如果裝配件的裝配關(guān)系過于復(fù)雜，則允許使用多個文件來劃分裝配區(qū)域，并分別進行標注。基于MBD技術(shù)的數(shù)模特征樹中，除了取消原有材料描述、增加了連接定義、密封定義及墊片定義等節(jié)點外，其它基本與機加件相同。由于飛機裝配件涉及零件數(shù)量較大、外形通常過于龐大、空間結(jié)構(gòu)等過于復(fù)雜；所以，導(dǎo)致MBD數(shù)模中提供的尺寸標注、其他信息等不一定完全符合用戶需求，這就需要用戶要按照自己的實際需求主動從數(shù)模中篩選、提取有用產(chǎn)品信息。

（二）大部件對接總體裝配

現(xiàn)代飛機普遍具有結(jié)構(gòu)尺寸大、外形曲面復(fù)雜的特點，飛機裝配制造過程涉及了成零部件、夾具、工裝、工具及操作與傳統(tǒng)飛機相比成倍增加，精確、合理的規(guī)劃、分析、仿真及合理安排裝配各細節(jié)變得越來越復(fù)雜，以及涉及裝配工藝設(shè)計中的不協(xié)調(diào)、碰撞、干涉、超差等問題。新的MBD技術(shù)環(huán)境下，陣列式裝配技術(shù)得到了飛機制造企業(yè)的高度重視；陣列式裝配（DA），是指用來描述實際設(shè)計零部件在預(yù)先定義界面上實現(xiàn)精確裝配，而不需要利用實物標準樣件或者其他復(fù)雜的測量、調(diào)整技術(shù)。陣列式裝配環(huán)境融合了先進的數(shù)字化精確定位系統(tǒng)和檢驗測量系統(tǒng)，可以動態(tài)調(diào)整裝配過程中飛機的姿態(tài)。陣列式裝配實際應(yīng)用過程中，為了能夠使機身大部件按照設(shè)計要求組合，特別在裝配過程中引入數(shù)字化裝配定位工裝，通過利用工裝自帶的機器人操作系統(tǒng)、激光自動跟蹤測量系統(tǒng)，基于飛機坐標系下的各壁板定位點坐標，實現(xiàn)飛機壁板精確數(shù)字化定位，從而保證飛機對接接合面、扭曲度、波紋度、外形輪廓度及飛機姿態(tài)，滿足飛機氣動外形的設(shè)計要求。陣列式數(shù)字化的裝配定位技術(shù)，大大減少了飛機部件裝配過程中的誤差，降低了檢驗操作難度，最重要的大大提高了檢驗工作效率。

（三）制造檢驗點的設(shè)置

飛機制造檢驗點設(shè)置，是飛機裝配制造檢驗規(guī)程的難點問題。飛機制造是一個由數(shù)萬件零件裝配組合而成的復(fù)雜系統(tǒng)工程，裝配過程中需要協(xié)調(diào)眾多因素、眾多環(huán)節(jié)。因而，飛機裝配體檢驗、檢查需要劃分成不同的階段進行，每個階段過程檢查的重點不同，直至整個裝配體檢驗的完成。就具體飛機裝配制造檢驗而言，可以采用的檢驗方式有：目視檢查、樣板檢查、工量具檢查和工裝卡具檢查以及使用激光檢查、照相測量檢查等；不同技術(shù)要求、產(chǎn)品檢驗狀態(tài)需要使用的檢驗檢查方式各不相同，要求的檢驗點也各不相同，因此需要保證檢驗點設(shè)置的科學(xué)性。檢驗點設(shè)置的科學(xué)性是建立在工程技術(shù)人員熟悉與消化MBD數(shù)模、理解不同部件間位置關(guān)系及運動關(guān)系和功能的基礎(chǔ)上，嚴格依據(jù)設(shè)計要求、產(chǎn)品驗收技術(shù)條件、工藝技術(shù)文件等設(shè)定，基是一個動態(tài)調(diào)整的過程，其可能隨時根據(jù)設(shè)計、工藝更改情況和相關(guān)技術(shù)文件的更改情況做出變化調(diào)整。

參考文獻

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