淺析航空鈑金數字化快速工藝準備系統關鍵技術

姜秀玉

摘 要：針對CAE技術在航空制造領域中應用越來越廣泛，文章分析了航空鈑金數字化快速工藝準備系統的設計思想，以及系統涉及到的關鍵技術，希望對航空鈑金制造數字化發展具有一定幫助。

關鍵詞：航空鈑金；數字化；快速工藝準備

引言

當前，在航空制造領域中，CAE技術應用越來越廣泛，先進的分析軟件在國內所有的飛機設計以及制造廠中有已經配備，并且已經應用在相關的工藝準備環節中，對飛機鈑金精準制造發展具有很大幫助。但是，也存在一定的問題，在應用先進分析工具過程中，往往僅為工藝準備的局部環節，并不能夠緊密聯系到工藝優化環節；軟件更多則是進行檢驗和分析的簡單應用，不能很好地優化以及反饋相關的工藝設計[1]。另外，由于商用軟件具有功能眾多、操作復雜等特點，并沒有特別針對航空鈑金設計專業化模塊，這就使得在學習軟件過程中，要求具有較高素質的工藝人員，經常和軟件廠商進行溝通。設計效率一直較為低下，由于上述問題制約著數字化分析方法在飛機鈑金制造中的應用，應該進行積極的改革處理，保證有效的應用數字化分析手段，確保在整個制造流程中的良好作用，所以，應該涉及到與其他的軟件、硬件相互配合的問題，盡力營造滿足精準化制造的數字環境。對于數字環境的具體要求，表現在：一是，在進行工藝、工裝設計優化、零件定型方面，要積極和分析手段進行聯系；二是，進一步規范化數值建模和分析的具體要求，使得使用者條件有所降低；三是，不斷確保分析和優化效率的提高，能夠在真正的制造中應用好仿真分析。

1 系統設計思想

在進行飛機鈑金精準制造過程中，則是致力于在盡可能短的周期內，有效降低制造成本、提高產品質量。所以，對于具體的成型過程中可能碰上的質量問題，應該盡量在設計階段進行有效避免，并且，應該通過有效的制造前的工藝規劃和設計，來保證成本、效率和質量的共同優化處理。特別是對于工藝準備中的審查中，應該盡量考慮到各種情況，避免出現相關的工藝缺陷問題，應該在設計環節對各種質量問題進行預先消除，這樣才是有效進行精準制造的著手點[2]。

根據對飛機鈑金數字化制造中的數字化快速工藝準備進行分析，可以看出，信息化技術水平在飛機制造領域的應用越來越高，已經能夠通過CAD/CAE/CAPP平臺完成進行相關的工藝化準備工作。在現存的數字化制造流程基礎上，通過有效的科學技術手段的引入，保證數字化快速工藝準備技術的有效性，能夠有效針對各項工作進行有效審查。同時，能夠將不合格的零件進行返回修改，并能提出有效的缺陷解決措施，保證發放的都是合格的零件。對于具體的工藝流程來說，應該充分利用CAE技術，保證有效進行缺陷和質量的預測，通過相應的解決方案，保證各種質量問題得到有效排除。對于工裝設計階段來說，應該通過有效的模面快速設計工具，保證流程化的順利進行，同時，能夠優化相關的工裝模面，使得后續出現的幾何精度以及成型質量問題得到解決。最后，對于零件在生產現場中的質量問題來說，應該保證通過數字化快速工藝準備機制，使得零件的反復修整次數逐漸減少。

充分考慮到在具體的數字化制造過程中涉及到的快速工藝準備技術的具體相關需求，在進行設計支撐軟件系統中，應該保證根據下列的設計原則進行。

第一，對于應用效果來說，應該保證生產成本降低并且有利于成形缺陷的消除及質量的進一步提高。針對飛機鈑金工藝的缺陷問題，應保證有效的技術手段。

第二，針對功能上來說，應該根據不同工藝準備環節用戶的需求，提出相應的有效方法，對于根據CAE為基礎的數字化工藝準備來說，CAE技術的需求在具體的每個工作環節中都不同。這樣就應該保證能有效對于工藝審查中的成形進行快速分析，能夠較為準確地判斷出工藝設計中的缺陷問題，通過相應的工裝設計將結果有效反饋在模面設計中。

第三，對于集成性來說，根據數字化工藝需求的相應的配套軟件系統，一定要要求能夠繼承現有的航空廠內的數字化環境。

2 系統詳細設計

2.1 系統框架與功能分析

根據不同的客戶提供相應的設計以及優化要求，系統能夠進行有效處理，對于工藝人員來說，能夠有效實現工藝分析和設計，以及缺陷功能預測等功能；對于工藝審查人員來說，能夠有效判斷快速成形性內容、成型方式等；對于工裝設計人員來說，能夠實現回彈補償以及快速的模面設計等功能。通過上述有效的組合方式，保證形成一系列的鈑金成型知識庫、快速工裝設計系統以及快速工藝仿真系統等三個方面，還包括相關的鈑金工藝知識數據以及涉及到相關的材料性能等。針對快速工藝準備系統，上述存在的三個子系統其主要功能分析如下：第一，對于快速工藝分析系統來說，能夠有效利用數值模擬方法，實現回彈補償，進行有效的快速成形性分析；第二，對于模面快速設計與優化系統來說，能夠保證模面具有快速回彈補償，以及快速設計等功能；第三，對于成形工藝知識庫系統來說，主要包括相關的輔助工藝審查、工裝設計以及工藝設計，以及相應的輔助缺陷診斷方面的功能。

2.2 系統集成與數據管理探討

可以看出，這種通過PDM系統為核心的產品數據管理非常有效，能夠在航空制造業中發揮重要的作用，能夠有效集合相應CAD、CAM、CAE等應用軟件以及數據庫，所以，在進行數字化工藝準備系統的實施過程中，充分考慮到了有效集成相應的CAX、PDM等系統。

一般來說，對于CAE系統往往具有非常復雜的數據管理問題，比如，涉及到相關的網絡、模型、材料以及參數輸入，輸出格式等方面的管理，還涉及到相應的不同平臺的數據接口問題等方面。這種多余復雜的數據使得企業有效進行產品數據管理的負擔進一步加重，不能采用有效的先進分析方法。所以，應該在具體的實踐過程中，有效保證數據的輕量化處理，使得不同平臺之間的交互影響盡量減少，這點在設計快速工藝準備系統具有重要意義。此系統能有效對于CATIA內部的功能組件進行調用，還能有效借用CATIACAD（MechanicalDesign）框架下幾何特征樹的管理方式，這樣就能將零件與模面的關鍵幾何信息關聯起來，特征面和特征草圖等幾何數據均可直接映射。

3 結束語

文章分析了面向飛機鈑金精準制造的數字化工藝準備系統設計原則，構建了飛機鈑金快速工藝準備系統的框架，設計了系統的結構和功能組成，建立了系統集成與數據管理方式。系統基于CATIACAA平臺開發，將工藝準備中工裝設計、回彈補償、工藝仿真分析等工作集成于CATIA環境，實現了數據管理的輕量化。

參考文獻

[1]賀劍，劉闖，王俊彪，等.基于知識的飛機鈑金零件制造指令設計系統研究與開發[J].制造指令設計，2012，31（1）.

[2]王俊彪，劉闖，韓曉寧.面向制造的飛機鈑金零件多態模型[J].航空學報，2007，28（2）.