基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)探究

邵福杰

（中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司民機事業(yè)部，遼寧沈陽110085）

基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)探究

邵福杰

（中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司民機事業(yè)部，遼寧沈陽110085）

MBD作為飛機設(shè)計制造數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的全新階段，對航空制造行業(yè)具有重要作用。基于此，結(jié)合MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)的應(yīng)用分析，對于技術(shù)的發(fā)展提出幾點優(yōu)化建議。

MBD；數(shù)字化裝配；三維數(shù)字化

引言

基于MBD的數(shù)字化裝配技術(shù)是以產(chǎn)品信息模型為對象，通過幾何模型闡述工藝信息、權(quán)屬信息、管理信息等內(nèi)容，以三維實體模型來表述產(chǎn)品設(shè)計定義。結(jié)合當(dāng)前新型研制的飛機制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀［1］，飛機裝配制造勞動量比列占據(jù)整體的40%～50%，裝配精確度對航空制造行業(yè)的發(fā)展具備實際效用，為基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)提供輔助幫助。為保障國內(nèi)飛機裝配工藝設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，落實柔性裝配、數(shù)字化裝配等先進技術(shù)顯得尤為重要，其中自動化柔性制孔技術(shù)的應(yīng)用為裝配質(zhì)量提供了實際依據(jù)，有助于我國飛機裝配工藝技術(shù)的發(fā)展。

1 基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)的應(yīng)用分析

1.1 數(shù)字化裝配MBD模型

MBD技術(shù)以三維實體模型表達產(chǎn)品定義方式為基本表現(xiàn)形式，在產(chǎn)品尺寸大小、公差變化情況等信息應(yīng)用較為廣泛。基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)對相關(guān)制造行業(yè)的涉及形式比較偏向?qū)嵺`化，通過三維實體模型以保障生產(chǎn)制造過程的形式依據(jù)，將其作為制造方式輔助條件［2］，可實現(xiàn)工藝設(shè)計、屬性調(diào)查、產(chǎn)品管理等數(shù)字化定義方法。從當(dāng)前飛機裝配過程來看，MBD數(shù)據(jù)模型可利用圖形、文字等表達方式，對“物料項”的功能需求進行彰顯表象，主要是以裝配數(shù)據(jù)模型和零構(gòu)件數(shù)據(jù)模型作為分類標(biāo)準(zhǔn)的，再加上裝配零件列表和數(shù)據(jù)集性構(gòu)成，深入航空制造業(yè)的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域?；贛BD模型數(shù)字化集成應(yīng)用構(gòu)造體系的實際發(fā)展，“圖紙?zhí)摶?、紙質(zhì)指令”等三維數(shù)字化集成制造發(fā)展日益快速，成為飛機裝配研制周期的重要判斷依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)集裝配MBD技術(shù)

在飛機工藝設(shè)計過程中，裝配數(shù)據(jù)集對裝配程序具備輔助作用，通過組件、部件等安裝工作完成實際需要的產(chǎn)品工藝設(shè)計模型、程序信息集合等方面管理任務(wù)，也是當(dāng)前“容差分配仿真”的關(guān)鍵保障?；贛BD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)對相關(guān)構(gòu)成體系的應(yīng)用［3］，通過集成三維實體模型、工藝技術(shù)設(shè)計體系等方式，為裝配數(shù)據(jù)集及相關(guān)內(nèi)容提供安裝、檢驗依據(jù)，其中以“工藝信息、安裝列表、工裝資源”等方面顯示最為明顯。在波音公司大型飛機波音747制造過程中，通過數(shù)字化裝配MBD、陣列式裝配方式等基本依據(jù)，將飛機機身和壁板定點位置設(shè)置為數(shù)字化定義方式，由于受到飛機裝配構(gòu)件的數(shù)字樣機變化形式影響，MBD裝配模型對飛機坐標(biāo)的“參考面、輔助面、空間定位”等幾何信息提供輔助作用，這也是“單模型數(shù)據(jù)集”和“多模型數(shù)據(jù)集”的關(guān)鍵分布條件。對于國外部分大型飛機制造，定義實體模型是以數(shù)字化預(yù)裝配模型為表現(xiàn)基礎(chǔ)的，以便于支持下游用戶的實行工作，保障裝配構(gòu)件的實際性作用。

2 優(yōu)化基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)的幾點建議

2.1 提升測量裝配技術(shù)

結(jié)合MBD技術(shù)在航空制造行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，數(shù)字化裝配技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開測量監(jiān)測的發(fā)展［4］，在一定程度上提升數(shù)字化測量裝配技術(shù)具有實質(zhì)性作用。所謂MBD的數(shù)字化測量裝配技術(shù)，即是通過相關(guān)檢測設(shè)備和運行工具對飛機裝配構(gòu)件的面積形狀、尺寸大小予以監(jiān)測［4］，如：電子經(jīng)緯儀、數(shù)字化照相測量設(shè)備，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)試行的特殊裝配技術(shù)。在飛機裝配過程中，利用數(shù)字化測量裝配技術(shù)和相關(guān)檢測系統(tǒng)，將實際測量數(shù)據(jù)與MBD模型理論數(shù)據(jù)統(tǒng)一對比（保障數(shù)據(jù)的精確度），對不符合要求的進行自動化修改，控制空間裝配位置和坐標(biāo)范圍的差異變化。在某飛機裝配現(xiàn)場中，通過AO裝配指令的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃設(shè)計，將數(shù)字化測量裝配技術(shù)應(yīng)用于其中，通過中間協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)和安裝質(zhì)量等判斷依據(jù)，在原有基礎(chǔ)上縮減產(chǎn)品生產(chǎn)周期和數(shù)據(jù)采集時間，為工裝定檢、零件設(shè)計等方法提供了更加便捷的條件，將數(shù)字化產(chǎn)品定義提升至100%功效，BASE坐標(biāo)系統(tǒng)檢測也發(fā)揮了獨特優(yōu)勢，是完成實測值的對比分析后的準(zhǔn)確度檢驗。

2.2 應(yīng)用制孔提取方式

據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于飛機裝配的實際運行過程，大型飛機構(gòu)造中約有150～200萬個連接件，機械鏈接為主要施行方式。目前，部分飛機產(chǎn)品模型設(shè)計采用CATIA模型文件，通過零件對象、模型文件等形式呈現(xiàn)，提升裝配制孔孔位信息提取方式的實際應(yīng)用效益，可完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的元素對象整合（幾何信息、文本信息），對產(chǎn)品設(shè)計元素互聯(lián)技術(shù)也具備一定影響，可供相關(guān)產(chǎn)品編程工作重復(fù)利用。對于飛機部件裝配技術(shù)，制孔孔位信息提取方式通過內(nèi)部深度、面積大小、孔口平滑等情況，利用CATIA相關(guān)開發(fā)技術(shù)進行結(jié)點搜索，完成相對應(yīng)的裝配制孔孔位信息，保障MBD技術(shù)和不同模型處理應(yīng)用體系。在產(chǎn)品生產(chǎn)線上游配套中，對”儲存、分類、分揀、輸送”等業(yè)務(wù)流程進行整合處理，完成結(jié)點設(shè)計創(chuàng)建的集中對象管理，以避免零部件裝配連接孔位信息的分散性，為MBD裝配技術(shù)和節(jié)選模型提供實際成效。相關(guān)學(xué)者通過開發(fā)工具CAA通過制孔信息提取方式的實際應(yīng)用，對用戶交互界面的裝配列表和安裝工序進行優(yōu)化簡化處理，對實際裝配模型完成手工刪除工序，為MBD數(shù)字化裝配技術(shù)提供了關(guān)鍵依據(jù)，深入到裝配技術(shù)的實際應(yīng)用中。

2.3 增強工藝設(shè)計體系

基于MBD三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計過程中，對三維裝配指令的監(jiān)管方式較為嚴(yán)格，并始終連接于飛機設(shè)計過程的整體發(fā)展中。為此，在制定數(shù)字化裝配技術(shù)的設(shè)計方案中，重視工藝設(shè)計體系的不同構(gòu)造階段，對“裝配路徑設(shè)計、工藝優(yōu)化模擬程序、制孔設(shè)備定位”等相關(guān)方面做好裝配處理，安排裝配內(nèi)部零構(gòu)建設(shè)計規(guī)劃，以保障數(shù)字化裝配仿真自動化系統(tǒng)。在達索公司的DELMIA軟件平臺開發(fā)中，利用三維數(shù)字化裝配設(shè)計系統(tǒng)，通過DPM和DPE為其提供三維可視化操作環(huán)境，結(jié)合三維裝配工藝體系的頂層設(shè)計原理，為產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計、裝配工藝提供選擇路徑，將現(xiàn)場制造實際問題發(fā)生概率縮減至最小，MBD模型數(shù)據(jù)的可靠性應(yīng)用于產(chǎn)品實際制造中，以保障工藝設(shè)計和規(guī)劃處理的可行性，這也是當(dāng)前三維數(shù)字化裝配技術(shù)的基本表征。

3 結(jié)語

在信息技術(shù)發(fā)展日益快速的今天，二維文字表達的CAPP系統(tǒng)已經(jīng)無法全面滿足相關(guān)工藝設(shè)計要求，以三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)可視化，可有效提升裝配指令的操作效率。為此，適時發(fā)展基于MBD的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)，可為我國航空制造業(yè)提供實際保障。

［1］陳修強，田衛(wèi)軍，薛紅前.飛機數(shù)字化裝配自動鉆鉚技術(shù)及其發(fā)展［J］.航空制造技術(shù)，2016（5）:52-56.

［2］亓江文.基于MBD技術(shù)的設(shè)計制造并行協(xié)同新模式探索與實踐［J］.航空制造技術(shù)，2016（5）:99-104.

［3］陳艷艷，郭虹，郝永平.基于MBD的裝配管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究［J］.成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，2016（1）:31-36.

［4］田憲偉.基于MBD的構(gòu)型管理在飛機研制中研究與應(yīng)用［J］.航空制造技術(shù)，2015（2）:7-11.

（編輯：賈娟）

Based on the MBD Aircraft Digital Assembly Technology

Shao Fujie
（AVIC Shenyang Aircraft Industry（Group）Co.，Ltd.Aircraft Division，Liaoning Shenyang110085）

The MBD as new aircraft design and manufacturing digital technology development stage，plays an important role in aviation manufacturing industry.Based on this，this paper combined with MBD aircraft digital assembly technology application analysis，for its development put forward some Suggestions for optimization，in order to provide the reference for the related units.

MBD；digital assembly；3D digital

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.39

V262.4

A

2095-0748（2016）14-0083-02

2016-06-03

邵福杰（1982—），男，山東萊陽人，本科，畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，高級主管工程師，現(xiàn)就職于沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，研究方向：飛機裝配。