飛機(jī)鈑金成形信息化的關(guān)鍵技術(shù)解決路徑

張海寶

摘 要：作為航空制造業(yè)的核心技術(shù)，飛機(jī)鈑金技術(shù)水平直接影響到航空制造業(yè)的發(fā)展。在信息化時(shí)代，鈑金成形信息化是飛機(jī)鈑金技術(shù)的發(fā)展趨勢。文章介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于飛機(jī)鈑金成形信息化的研究情況以及飛機(jī)鈑金信息內(nèi)涵，并在此基礎(chǔ)上提出了飛機(jī)鈑金信息關(guān)聯(lián)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、飛機(jī)鈑金信息規(guī)范技術(shù)、飛機(jī)鈑金信息獲取與利用技術(shù)，旨在推進(jìn)飛機(jī)鈑金成形技術(shù)的信息化水平，提高飛機(jī)鈑金件的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：飛機(jī);鈑金成形;信息化;關(guān)鍵技術(shù)

二十世紀(jì)前，手工是主要的鈑金成形方式，二十世紀(jì)后，手工被模具沖壓取代，巴納金成形技術(shù)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平顯著提升，鈑金制造領(lǐng)域迎來快速發(fā)展期，鈑金技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，航空鈑金件的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，除了要體積小、韌性好、形狀多變之外還具有批量小、種類多、鈑金成形方式較多等特點(diǎn)。而現(xiàn)代信息化技術(shù)有力推動(dòng)了飛機(jī)鈑金技術(shù)的發(fā)展，鈑金成形信息化技術(shù)也在持續(xù)完善中，采用合適的方法和模具需要結(jié)合大量鈑金制造相關(guān)工藝、設(shè)備、產(chǎn)品、材料的信息。傳統(tǒng)的鈑金制造過程中這些信息被分別存儲(chǔ)在多個(gè)介質(zhì)中，完整性難以保證，對飛機(jī)鈑金成形質(zhì)量有直接影響，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的飛機(jī)鈑金件成形質(zhì)量和效率難以保證。因此，必須解決當(dāng)前鈑金成形信息化方面存在的表達(dá)、量化、提取、存儲(chǔ)不規(guī)范，效率不高等問題。文章文章介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于飛機(jī)鈑金成形信息化的研究情況以及飛機(jī)鈑金信息內(nèi)涵，并在此基礎(chǔ)上提出了飛機(jī)鈑金信息關(guān)聯(lián)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、飛機(jī)鈑金信息規(guī)范技術(shù)、飛機(jī)鈑金信息獲取與利用技術(shù)，旨在推進(jìn)飛機(jī)鈑金成形技術(shù)的信息化水平，提高飛機(jī)鈑金件的質(zhì)量。

一、飛機(jī)鈑金成形信息類型及其存儲(chǔ)形式

飛機(jī)鈑金成形信息主要由鈑金制造相關(guān)工藝、設(shè)備、產(chǎn)品、材料信息構(gòu)成，在設(shè)計(jì)飛機(jī)鈑金成形加工方案，制定加工工藝，確定相關(guān)參數(shù)，制作模具的過程中都需要參考這些信息，借助信息化技術(shù)和信息化工具來提升飛機(jī)鈑金成形知識(shí)的重復(fù)使用率，提高飛機(jī)鈑金成形技術(shù)水準(zhǔn)。飛機(jī)鈑金成形材料信息主要包括批次、名稱、出廠時(shí)間、供貨商、密度、抗拉強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛度、楊氏模量、拉伸曲線、泊松比、最小彎曲半徑、杯凸試驗(yàn)值、拉伸系數(shù)、厚向異性指數(shù)、異性參數(shù)、材料模型等。其中批次、名稱、出廠時(shí)間、供貨商等信息可以從廠家那獲取;密度、抗拉強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛度、楊氏模量、拉伸曲線、泊松比等量化信息需要通過試驗(yàn)獲取，拉伸曲線屬圖形類信息;最小彎曲半徑、杯凸試驗(yàn)值、拉伸系數(shù)、厚向異性指數(shù)、異性參數(shù)、材料模型等成形性能參數(shù)信息需要通過特定工藝試驗(yàn)獲取，其中厚向異性指數(shù)需要進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲取，其他各向異性參數(shù)與材料模型有關(guān)，主要材料異性模型有。

（1）Barlat各向異性模型

（2）三參數(shù)Barlat各向異性模型

（3）HILL48屈服準(zhǔn)則彈塑性本構(gòu)模型

通常飛機(jī)鈑金材料供應(yīng)商不提供材料的成形性能參數(shù)，而不同供應(yīng)商，不同批次的飛機(jī)鈑金材料成形性能不同，因此，在加工之前應(yīng)該先進(jìn)行試驗(yàn)以檢測飛機(jī)鈑金材料的成形性能，這樣就不可避免地浪費(fèi)飛機(jī)鈑金材料，尤其是成形極限試驗(yàn)需要耗費(fèi)較多的飛機(jī)鈑金材料，成本高，工作量大。如果在出廠之前完成試驗(yàn)，并將成形性能等信息提供給廠家就能夠有效節(jié)約成本。因此，飛機(jī)鈑金材料供應(yīng)商可利用信息化技術(shù)和工具獲取飛機(jī)鈑金材料信息，并建立信息數(shù)據(jù)庫，從根本上解決當(dāng)前飛機(jī)鈑金材料信息不完整，不規(guī)范，重復(fù)使用率低，試驗(yàn)成本高等問題。

二、飛機(jī)鈑金成形信息化關(guān)鍵技術(shù)

1、信息關(guān)聯(lián)技術(shù)

在鈑金成形制造領(lǐng)域，尤其是飛機(jī)鈑金成形制造領(lǐng)域，信息化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，但是仍然存在很多亟待解決的問題。在以前的飛機(jī)鈑金成形制造過程中主要采用手工方式記錄信息，各種信息之間的關(guān)聯(lián)很弱，更別說高效精準(zhǔn)地信息查詢。因此，需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)和工具，結(jié)合飛機(jī)鈑金成形制造地實(shí)際情況，合理選用信息及信息存儲(chǔ)方式，飛機(jī)鈑金成形相關(guān)的材料信息主要有陳述性信息、量化信息，因此可以保存在數(shù)據(jù)庫中，飛機(jī)鈑金誠信制造工藝方面的信息主要分為陳述性信息、模型信息，可以結(jié)合數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)信息，并構(gòu)建和強(qiáng)化各種信息之間的關(guān)聯(lián)。例如，毛坯數(shù)學(xué)模型、幾何特征等飛機(jī)鈑金成形加工工藝信息可以用電子表格保存，但管理難度較大，因此，可設(shè)置對應(yīng)的表格文件名進(jìn)行分類保存，構(gòu)建信息之間的關(guān)聯(lián)，便于管理。

2、數(shù)據(jù)庫技術(shù)

飛機(jī)鈑金成形制造相關(guān)信息數(shù)量龐大，類型眾多，為了方便管理信息，需要利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對信息進(jìn)行分類，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以便為飛機(jī)鈑金成形制造提供相關(guān)的材料信息、加工工藝流程、規(guī)范操作等信息，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)鈑金成形加工知識(shí)重復(fù)運(yùn)用，從而更加高效地控制飛機(jī)鈑金成形加工質(zhì)量，確保飛機(jī)鈑金成形工藝模型、參數(shù)的利用效率和精度。如圖1所示，框肋零件回彈補(bǔ)償工藝模型建模工具提取的信息可以利用XML與基于知識(shí)的彎邊回彈預(yù)測工具實(shí)現(xiàn)集成，從而大大提高回彈補(bǔ)償?shù)男屎蜏?zhǔn)確度。

3、信息規(guī)范技術(shù)

在飛機(jī)鈑金成形制造過程中需要用到大量的信息，且信息之間存在千絲萬縷的聯(lián)系，但這些關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的信息在同一載體時(shí)如果不進(jìn)行有效管理，就很容易出現(xiàn)混亂。因此，在實(shí)際工作中可以利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息之間的關(guān)聯(lián)，可通過知識(shí)定義對信息進(jìn)行規(guī)范處理，用編碼量化信息。針對飛機(jī)鈑金成形制造過程中具有代表性的信息可以CAD數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一處理，避免數(shù)據(jù)異構(gòu)，確保信息符合MBD標(biāo)準(zhǔn)，對信息進(jìn)行有效管理，確保信息的特征、命名更加規(guī)范。針對各種飛機(jī)鈑金成形加工數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式、數(shù)據(jù)格式以及相關(guān)成型信息等都要進(jìn)行規(guī)范管理。

4、信息獲取與利用技術(shù)

在飛機(jī)鈑金成形制造過程中，各種信息存在差異，對應(yīng)的信息獲取方法也不同。在飛機(jī)鈑金成形制造實(shí)際工作中可以通過數(shù)據(jù)庫查詢的方式來獲取鈑金成形加工的相關(guān)信息，查詢到的結(jié)果可直接用于飛機(jī)鈑金成形加工制造。可通過對飛機(jī)鈑金成形加工操作平臺(tái)及相關(guān)模具數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行優(yōu)化，以確保能夠高效獲取和利用具有代表性的飛機(jī)鈑金成形加工工藝流程以及加工模具等信息。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化制造技術(shù)不斷發(fā)展。目前我國已經(jīng)在飛機(jī)鈑金成形信息化方面獲得了較大的發(fā)展，企業(yè)已經(jīng)建立或正在建立符合自身實(shí)際情況的信息數(shù)據(jù)庫，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和工具管理飛機(jī)鈑金成形加工的相關(guān)信息，但還不夠，還需要不斷加快飛機(jī)鈑金成形信息化建設(shè)步伐，提升飛機(jī)鈑金成形加工信息化水平，有效解決信息孤島問題，有效保證信息的完整性，提高獲取信息的效率以及鈑金加工信息重復(fù)利用率的問題并沒有得到妥善解決。利用頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌全局等方法可更好的研究信息化技術(shù)，提升整體水平。

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