通用飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線研究

宋顯義

摘 要：本文簡要介紹了通用飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)體系，主要包括飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件的產(chǎn)品數(shù)字化定義，工藝數(shù)字化設(shè)計，工裝數(shù)字化設(shè)計，制造數(shù)字化和組織生產(chǎn)管理以及連通復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線數(shù)據(jù)流等方面的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；數(shù)字化；生產(chǎn)線；設(shè)計制造

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

復(fù)合材料的先進(jìn)性體現(xiàn)在其具有強(qiáng)度和剛度高、性能優(yōu)越、易于整體成形、疲勞抗性大，以及耐腐蝕性等諸多的優(yōu)點(diǎn)，在飛機(jī)的復(fù)合材料的使用過程之中，我們可以知道，通過這一種復(fù)合材料所構(gòu)成的構(gòu)件遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比其他的一般金屬材料所構(gòu)成的構(gòu)件有著很大程度上的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地提升飛行的性能指標(biāo)，在這些方面其他材料無法甚至難以達(dá)到。舉個例子，比如說波音777這一型號的飛機(jī)，為了使得這一型號的飛機(jī)在研究過程中適當(dāng)?shù)販p少研究時間，并且能夠有效地減少研究成本，這就需要我們在這一型號的飛機(jī)研究的過程中，使用我們本文所主要提到的復(fù)合材料。這一復(fù)合材料的研究以及使用，對于我們在飛機(jī)研究這一方面來說，有著十分重要的地位。這一復(fù)合材料的特殊之處，就在于我們能夠利用這一復(fù)合材料而使得其他方面的制造技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)相輔相成，并且對于其他方面的集成也有著很大程度上的改善。

1.復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線生產(chǎn)技術(shù)體系研究

1.1 什么是復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化

對于復(fù)合材料構(gòu)建數(shù)字化的簡單理解主要就是在我們產(chǎn)品設(shè)計的過程中，我們來進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)的主要手段，這一手段主要就是以數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)。對于復(fù)合材料中所含有的數(shù)據(jù)來看，我們可以知道一個數(shù)據(jù)之中可以具有好幾種不同的信息，正是這些不同的信息而組建成了不同的幾何圖形，從而使得我們可以繪制出多個不同的三維立體模型以及二維立體模型。對于這些我們同時構(gòu)建出來的二維立體模型以及三維立體模型，他們之間既是獨(dú)立開來的又是有著某種同一聯(lián)系。

（1）定義復(fù)合材料構(gòu)件的二維模型

首先對于復(fù)合材料之中，所構(gòu)建出來的二維模型，我們可以知道二維模型主要就是由三維模型而生成的，對于復(fù)合材料的構(gòu)建模型之中，二維模型也是不可或缺的存在。在復(fù)合材料構(gòu)件的二維視圖中，我們需要準(zhǔn)確地知道關(guān)于這些復(fù)合材料所構(gòu)建的模型的各個方面的信息條件，對于目前來說，二維模型在復(fù)合材料的構(gòu)建之中依然還是主要依據(jù)，并且二維模型在招投標(biāo)環(huán)節(jié)也是必不可少的。

（2）定義復(fù)合材料構(gòu)件的三維模型

復(fù)合材料的鋪層一般是指使用一些我們現(xiàn)有的已經(jīng)設(shè)計掌握的數(shù)據(jù)信息，直接構(gòu)建成三維模型，而這些構(gòu)建而成的三維模型之中，我們使用零件的生成，從而使得這些鋪層的表面以及工裝內(nèi)表面等等的形成。三維模型的作用在于為了在模型各個方面在進(jìn)行分析過后，還能夠進(jìn)行設(shè)計組裝，從而形成新的定位信息以及形狀信息。

1.2 簡述復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)體系

在復(fù)合材料的構(gòu)件之中，我們需要是關(guān)于復(fù)合材料各個方面的數(shù)字化設(shè)計以及其他方面的設(shè)計而來進(jìn)行。從而做到將精益生產(chǎn)理論和精益管理思想融合到整個生產(chǎn)技術(shù)體系中，實(shí)現(xiàn)制造數(shù)字化，檢測數(shù)字化，工作并行化，工作流程化，質(zhì)量控制化。

1.3 復(fù)合材料構(gòu)件工裝快速設(shè)計

工裝的數(shù)字化設(shè)計主要包括的內(nèi)容有很多方面，而其中最主要的方面就是工裝的快速設(shè)計。對于復(fù)合材料的構(gòu)件過程之中，為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的快速設(shè)計，這就需要我們對于工裝設(shè)計進(jìn)行一定程度的研究設(shè)計。從而能夠使得我們在復(fù)合材料的設(shè)計過程之中，裝配組成新的組件。

1.4 復(fù)合材料構(gòu)件工藝設(shè)計

結(jié)合各個方面的特點(diǎn)來綜合比較來看，工藝設(shè)計模塊主要基于CAPP系統(tǒng)，這是有利于幫助我們更好地進(jìn)行復(fù)合材料的開發(fā)設(shè)計。而在CAPP系統(tǒng)之中，我們可以知道這一系統(tǒng)主要包括的內(nèi)容有：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，工藝設(shè)計審批，材料定額信息管理，系統(tǒng)配置工具，用戶角色管理等。目前而言，我們還需要不斷完善和豐富CAPP系統(tǒng)的功能模塊。

2.復(fù)合材料構(gòu)件制造數(shù)字化技術(shù)

復(fù)合材料構(gòu)件的制造數(shù)字化技術(shù)包括復(fù)合材料激光投影，自動下料等各方面技術(shù)。

2.1 復(fù)合材料預(yù)浸料之?dāng)?shù)控下料

預(yù)浸料下料是復(fù)合材料構(gòu)件生產(chǎn)過程中一個煩瑣的工序，可以通過采用專門的自動剪裁機(jī)進(jìn)行平面切割，實(shí)現(xiàn)自動下料。下料圖的排版是優(yōu)化材料利用率的主要因素，自動剪裁的預(yù)浸料下料比手工下料效率可提高3倍以上，節(jié)約原材料20%左右。這樣的效率消除了手工下料樣板，使得每層的纖維方向和形狀更加準(zhǔn)確，減少了鋪放過程中的錯誤。

2.2 數(shù)字化生產(chǎn)線數(shù)據(jù)之間的傳遞

與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線的區(qū)別在于對產(chǎn)品進(jìn)行全面描述及數(shù)據(jù)傳遞采用數(shù)字量形式，使得復(fù)合材料設(shè)計、材料、工藝之間實(shí)現(xiàn)了一體化。生產(chǎn)線數(shù)據(jù)流主要包括設(shè)計軟件與分析軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞，設(shè)計與制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞，設(shè)計與工藝之間的數(shù)據(jù)傳遞，產(chǎn)品設(shè)計與工裝設(shè)計間的數(shù)據(jù)傳遞等。

（1）設(shè)計與工藝之間的數(shù)據(jù)傳遞

設(shè)計部門將產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)包括二維圖紙，技術(shù)文件等發(fā)放給工藝部門，包含了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、零組件的幾何信息、材料和鋪層信息。工藝人員進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)換變成指導(dǎo)生產(chǎn)的制造指令工藝文件，并進(jìn)行材料定額等信息的統(tǒng)計匯總，將數(shù)據(jù)傳給供應(yīng)采購，庫房物流，計劃調(diào)度等相關(guān)單位，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

（2）工藝與生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳遞

工藝通過對產(chǎn)品數(shù)模等數(shù)據(jù)進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)換，將鋪層展開圖，激光投影數(shù)據(jù)，下料數(shù)據(jù)，纖維鋪放數(shù)據(jù)，技術(shù)文檔等相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場。

2.3 激光投影系統(tǒng)應(yīng)用

區(qū)別于傳統(tǒng)的鋪疊樣板，CATIA作為復(fù)合材料設(shè)計/制造的專用軟件，其可以自動將立體的復(fù)合材料的設(shè)計數(shù)據(jù)與投影數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，從而形成新的設(shè)計產(chǎn)品。在新設(shè)計出來的產(chǎn)品之中，我們可以通過對于激光的控制，從而做到對于新產(chǎn)品的表面的控制。因此，我們就可以通過操作新模具的表面激光，從而可以準(zhǔn)確地得到模具的位置信息。

2.4 復(fù)合材料構(gòu)件制造過程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能

復(fù)合材料構(gòu)件制造過程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：生產(chǎn)計劃調(diào)度管理，物料配送管理，零件跟蹤，倉儲管理，人員管理，權(quán)限管理，崗位管理和統(tǒng)計管理，可接入ERP系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)。該系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)協(xié)同，信息共享和精益管理的手段。

結(jié)語

對于飛機(jī)的復(fù)合材料所組成的構(gòu)件之中，我們可以知道這一數(shù)字化的生產(chǎn)線研究包含了很多方面的內(nèi)容，其中包含數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造、數(shù)字化檢測、數(shù)字化生產(chǎn)線集成技術(shù)5個部分，復(fù)合材料行業(yè)急需制定飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)線的總體建設(shè)方案，選定方向，在這些條件之上，我們還應(yīng)該結(jié)合國外的關(guān)于飛機(jī)的復(fù)合材料構(gòu)件方面的知識內(nèi)容，由此而做到將這一復(fù)合材料的構(gòu)件的各個方面的設(shè)計都能夠達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。這樣，我們對于其他實(shí)驗(yàn)研究的工作開展能夠有著一定范圍的幫助，由此而能夠使得其他各個方面的實(shí)驗(yàn)研究能夠更好地開展起來。

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