MBD技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用

文|　殷志彤

MBD技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用

文|殷志彤

隨著21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在航天技術(shù)方面也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，但是在航空制造業(yè)中，由于技術(shù)等問題的局限，還會存在著一些急需改進(jìn)的問題，例如在航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計上會存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一等問題，因此本文主要闡述了MBD技術(shù)的具體概念以及分析了在航空制造業(yè)中的具體應(yīng)用，從而在一定程度上使得航空技術(shù)的得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

對于目前的航空發(fā)動機(jī)制造與設(shè)計來講，還主要是依靠2D圖方式來實現(xiàn)對知識信息的表達(dá)和傳遞，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，全方位的3D設(shè)計環(huán)境已經(jīng)越來越普遍，與此同時，航空發(fā)動機(jī)設(shè)計工廠的制造方法也在不斷的進(jìn)步，從而使得2D信息表示與3D數(shù)字化設(shè)計出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，因此在對發(fā)動機(jī)的設(shè)計上應(yīng)該圍繞3D模型來進(jìn)行，進(jìn)而使得整個生產(chǎn)的過程中都采取相同的模式，因此，MBD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展就顯得尤為重要。

MBD技術(shù)的提出最早由于波音(Boeing)公司所開發(fā)出來的，并且實際投入到航空制造業(yè)中，在不斷的實踐中逐漸發(fā)展起來，最早應(yīng)用于這項技術(shù)的是波音公司的B737客機(jī)，其主要的設(shè)計理念是以3D模型為主要的基礎(chǔ)，在2D圖紙輔助作用下實現(xiàn)知識信息的表達(dá)，在整個飛機(jī)的設(shè)計過程中MBD技術(shù)被應(yīng)用到了生產(chǎn)的各個階段。隨著MBD技術(shù)的逐漸成熟以及其具有的明顯優(yōu)點，各個公司也在逐漸開發(fā)與應(yīng)用中，而隨著MBD技術(shù)應(yīng)用與研究的日益廣泛，其技術(shù)發(fā)展得已經(jīng)相當(dāng)成熟，從而使航空制造業(yè)的技術(shù)得到了一定的發(fā)展，給相關(guān)制造業(yè)提供了大量的便利條件。

由此可以看出，MBD技術(shù)主要是在2D信息表達(dá)方式的基礎(chǔ)上而逐漸發(fā)展的，從而形成了3D數(shù)字化模型，取代了2D工程圖的應(yīng)用，使得3D MBD模型應(yīng)用于產(chǎn)品制造的各個階段中。

MBD技術(shù)應(yīng)用基本要求

MBD技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于MBD技術(shù)是一項十分復(fù)雜的技術(shù)，要想將此技術(shù)貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)周期的各個階段，就要對生產(chǎn)周期中的各個角色單位進(jìn)行一定的統(tǒng)籌，從MBD技術(shù)的具體設(shè)計到后續(xù)的各個制造部門進(jìn)行合理的應(yīng)用與實施，再到根據(jù)技術(shù)的設(shè)計理念準(zhǔn)確地進(jìn)行制造、加工與裝配等，這一系列的環(huán)節(jié)都是由不同的部門來完成的，要想將最初MBD的設(shè)計理念貫穿于整個應(yīng)用與生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，各個相關(guān)的單位之間就要進(jìn)行密切的溝通與相互的協(xié)調(diào)。因此，可以讓對MBD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的設(shè)計人員參加對工廠將其工藝方案融人自身技術(shù)的環(huán)節(jié)，從而將MBD設(shè)計合理地融到工廠的生產(chǎn)工藝中。除此之外，還需要對各個單位生產(chǎn)的具體任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)各個部門制造與設(shè)計上的高度統(tǒng)一性，在這里還需要注意的是對于航空制造的發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的制造上來講具有一定的獨特性，那么對于其本身的一些零部件結(jié)構(gòu)形式應(yīng)該有獨特的規(guī)范，那么就不適用于現(xiàn)有的通用標(biāo)準(zhǔn)，此時就可以針對發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的特點，參照國際上一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以及有機(jī)地結(jié)合GB/ T24734，進(jìn)而制定出適用于典型零部件的MBD行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

MBD技術(shù)3D模型內(nèi)容。由于MBD技術(shù)是在2D模型的基礎(chǔ)上所發(fā)展出來的，那么其主要的技術(shù)不僅包括原來的2D模型所表示的一切信息，還針對PLM特點，使所有的知識信息進(jìn)行有機(jī)地融合起來，從而形成一個有機(jī)的系統(tǒng)。因此，對于3D MBD模型來講，其本身內(nèi)部的數(shù)據(jù)集的核心是3D模型，進(jìn)而將3D MBD模型貫穿于整個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，從而構(gòu)成了MBD模型所包含的信息面十分廣泛、而且內(nèi)部的知識信息量十分大的特點。

而3D模型本身主要由實體幾何特征、輔助幾何特征以及知識信息所組成，其中的知識信息主要是指通過MBD技術(shù)來表示尺寸、公差、技術(shù)要求等一些具體的知識信息，屬性信息主要表達(dá)的是不同特征的產(chǎn)品所需要的一些不可見尺寸和注釋等具體信息。

MBD技術(shù)在設(shè)計過程中的具體應(yīng)用

基于視圖的標(biāo)注信息管理。3D數(shù)字化模型實現(xiàn)對產(chǎn)品信息的管理主要是通過圖層(Laver)、引用集(component)以及組(Gmup)等方法來實現(xiàn)的，對于模型中的一些具體特征可以通過使用圖層的方法，來實現(xiàn)對各種特征信息的分類；而對于相同類型的模型信息就可以通過引用集或組方法來實現(xiàn)對信息的管理，對于模型內(nèi)部的各種信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理，其主要目的就是使信息表達(dá)得更加明確以及在一定程度上對各種信息的查找與閱覽帶來了較大的方便。

3D MBD模型內(nèi)的3D標(biāo)注信息對于整個模型來講是十分重要的，它本身的功能不僅僅是為了對3D MBD模型內(nèi)的一些具體信息進(jìn)行全方面的表達(dá)，而且期間所表達(dá)的內(nèi)容還覆蓋了對整個模型的設(shè)計以及制造等各個細(xì)節(jié)的信息，因此要對3D標(biāo)注信息進(jìn)行合理的管理，以確保對模型內(nèi)的一些重要信息進(jìn)行傳遞。而對于3D 標(biāo)注信息的管理上，應(yīng)該主要關(guān)注對知識信息的表達(dá)以及領(lǐng)域的使用，這是由于MBD模型在整個生產(chǎn)的過程中是唯一的信息載體，在取代了傳統(tǒng)的2D圖紙后，就要求要對原來2D圖紙內(nèi)設(shè)計的信息進(jìn)行良好的傳遞，同時還要方便相關(guān)設(shè)計人員與工藝人員的查看與使用，那么就可以通過基于視圖的標(biāo)注信息(Definition Based Model Views—DBMV)的管理方法來實現(xiàn)對3D標(biāo)注信息的良好與高效的管理。

標(biāo)注信息與特征的互聯(lián)性。在以MBD技術(shù)為基礎(chǔ)的3D數(shù)字化設(shè)計可以實現(xiàn)將知識信息與3D模型之間有機(jī)地結(jié)合，從而使兩者成為一個有機(jī)的整體。在3D模型中可以對所標(biāo)注的任何信息進(jìn)行直觀上的反映，從而便于相關(guān)人員的查看與使用，同時，通過MBD技術(shù)可以形成一種互聯(lián)機(jī)制，通過這種機(jī)制可以很好地使得3D模型特征信息與標(biāo)注信息聯(lián)系在一起，形成相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。因此相關(guān)人員在查看3D模型的某一特征時，會有相對應(yīng)的標(biāo)注信息來幫助相關(guān)人員更好地理解模型的一些相關(guān)信息，而在相關(guān)人員查看某一標(biāo)注信息時就會將3D模型中相對應(yīng)的3D特征直觀地表現(xiàn)出來。由此可以看出，MBD技術(shù)的主要功能之一在與通過利用3D MBD模型將標(biāo)注信息和知識特征信息有機(jī)地結(jié)合在了一起，從而形成一種相互的關(guān)聯(lián)機(jī)制。

標(biāo)注信息的簡化。MBD技術(shù)應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的對信息的表達(dá)方式，從而采用了一種全新的知識傳遞以及表達(dá)的方式，在對產(chǎn)品的加工制造上來講，3D模型是整個制造與加工過程中唯一的數(shù)據(jù)源，而且其數(shù)據(jù)源具有十分準(zhǔn)確的特點，因此，利用MBD 3D模型可以對模型尺寸進(jìn)而直觀的讀取，并且可以自動生成刀位軌跡，進(jìn)而實現(xiàn)加工程序的自動化，根據(jù)MBD技術(shù)的這一特點可以在加工的設(shè)計過程中，可以無需按照航標(biāo)要求的一般公差尺寸信息進(jìn)行一定的標(biāo)注，通過對一些需要明確的相關(guān)信息根據(jù)航標(biāo)公差要求進(jìn)行詳細(xì)的3D標(biāo)注，也可以同樣達(dá)到確定關(guān)鍵重要尺寸的目的。這種對信息標(biāo)注的方式大大方便了相關(guān)人員對信息進(jìn)行標(biāo)注的工作，在節(jié)省了大量的人力與物力的基礎(chǔ)上，還可以提高對信息進(jìn)行標(biāo)注的效率，進(jìn)而在一定程度上也為產(chǎn)品一些后續(xù)的加工、制造環(huán)節(jié)帶來了很大的便利，進(jìn)而創(chuàng)造了一個很好的生產(chǎn)條件。

總而言之，在航空制造業(yè)中，MBD技術(shù)貫穿與產(chǎn)品生產(chǎn)的整個生命周期，改變了傳統(tǒng)的利用2D圖方式來實現(xiàn)對知識信息的表達(dá)和傳遞的方法，將3D模型應(yīng)用于整個設(shè)計與生產(chǎn)的過程，實現(xiàn)了利用MBD技術(shù)與3D模型緊密結(jié)合的方式來使整個加工、制造環(huán)節(jié)更加簡便化，同時對制造的相關(guān)信息也實現(xiàn)了更加直觀、更加方便的查閱與了解。因此MBD技術(shù)的應(yīng)用對于航空制造業(yè)來講是十分重要的，也必將會在未來的發(fā)展中引起更多相關(guān)人士的關(guān)注。

中國社會科學(xué)院研究生院）

（作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所）