基于MBD的飛機數字化裝配技術探究

邵福杰

（中航工業沈陽飛機工業（集團）有限公司民機事業部，遼寧沈陽110085）

基于MBD的飛機數字化裝配技術探究

邵福杰

（中航工業沈陽飛機工業（集團）有限公司民機事業部，遼寧沈陽110085）

MBD作為飛機設計制造數字化技術發展的全新階段，對航空制造行業具有重要作用。基于此，結合MBD的飛機數字化裝配技術的應用分析，對于技術的發展提出幾點優化建議。

MBD；數字化裝配；三維數字化

引言

基于MBD的數字化裝配技術是以產品信息模型為對象，通過幾何模型闡述工藝信息、權屬信息、管理信息等內容，以三維實體模型來表述產品設計定義。結合當前新型研制的飛機制造行業發展現狀［1］，飛機裝配制造勞動量比列占據整體的40%～50%，裝配精確度對航空制造行業的發展具備實際效用，為基于MBD的產品設計技術提供輔助幫助。為保障國內飛機裝配工藝設計技術的發展，落實柔性裝配、數字化裝配等先進技術顯得尤為重要，其中自動化柔性制孔技術的應用為裝配質量提供了實際依據，有助于我國飛機裝配工藝技術的發展。

1 基于MBD的飛機數字化裝配技術的應用分析

1.1 數字化裝配MBD模型

MBD技術以三維實體模型表達產品定義方式為基本表現形式，在產品尺寸大小、公差變化情況等信息應用較為廣泛。基于MBD的飛機數字化裝配技術對相關制造行業的涉及形式比較偏向實踐化，通過三維實體模型以保障生產制造過程的形式依據，將其作為制造方式輔助條件［2］，可實現工藝設計、屬性調查、產品管理等數字化定義方法。從當前飛機裝配過程來看，MBD數據模型可利用圖形、文字等表達方式，對“物料項”的功能需求進行彰顯表象，主要是以裝配數據模型和零構件數據模型作為分類標準的，再加上裝配零件列表和數據集性構成，深入航空制造業的數字化技術發展領域?；贛BD模型數字化集成應用構造體系的實際發展，“圖紙虛化、紙質指令”等三維數字化集成制造發展日益快速，成為飛機裝配研制周期的重要判斷依據。

1.2 數據集裝配MBD技術

在飛機工藝設計過程中，裝配數據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品工藝設計模型、程序信息集合等方面管理任務，也是當前“容差分配仿真”的關鍵保障?；贛BD的飛機數字化裝配技術對相關構成體系的應用［3］，通過集成三維實體模型、工藝技術設計體系等方式，為裝配數據集及相關內容提供安裝、檢驗依據，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，通過數字化裝配MBD、陣列式裝配方式等基本依據，將飛機機身和壁板定點位置設置為數字化定義方式，由于受到飛機裝配構件的數字樣機變化形式影響，MBD裝配模型對飛機坐標的“參考面、輔助面、空間定位”等幾何信息提供輔助作用，這也是“單模型數據集”和“多模型數據集”的關鍵分布條件。對于國外部分大型飛機制造，定義實體模型是以數字化預裝配模型為表現基礎的，以便于支持下游用戶的實行工作，保障裝配構件的實際性作用。

2 優化基于MBD的飛機數字化裝配技術的幾點建議

2.1 提升測量裝配技術

結合MBD技術在航空制造行業的應用現狀，數字化裝配技術的廣泛應用離不開測量監測的發展［4］，在一定程度上提升數字化測量裝配技術具有實質性作用。所謂MBD的數字化測量裝配技術，即是通過相關檢測設備和運行工具對飛機裝配構件的面積形狀、尺寸大小予以監測［4］，如：電子經緯儀、數字化照相測量設備，按照設計標準試行的特殊裝配技術。在飛機裝配過程中，利用數字化測量裝配技術和相關檢測系統，將實際測量數據與MBD模型理論數據統一對比（保障數據的精確度），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范圍的差異變化。在某飛機裝配現場中，通過AO裝配指令的標準規劃設計，將數字化測量裝配技術應用于其中，通過中間協調環節和安裝質量等判斷依據，在原有基礎上縮減產品生產周期和數據采集時間，為工裝定檢、零件設計等方法提供了更加便捷的條件，將數字化產品定義提升至100%功效，BASE坐標系統檢測也發揮了獨特優勢，是完成實測值的對比分析后的準確度檢驗。

2.2 應用制孔提取方式

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

2.3 增強工藝設計體系

基于MBD三維數字化裝配工藝設計過程中，對三維裝配指令的監管方式較為嚴格，并始終連接于飛機設計過程的整體發展中。為此，在制定數字化裝配技術的設計方案中，重視工藝設計體系的不同構造階段，對“裝配路徑設計、工藝優化模擬程序、制孔設備定位”等相關方面做好裝配處理，安排裝配內部零構建設計規劃，以保障數字化裝配仿真自動化系統。在達索公司的DELMIA軟件平臺開發中，利用三維數字化裝配設計系統，通過DPM和DPE為其提供三維可視化操作環境，結合三維裝配工藝體系的頂層設計原理，為產品規劃設計、裝配工藝提供選擇路徑，將現場制造實際問題發生概率縮減至最小，MBD模型數據的可靠性應用于產品實際制造中，以保障工藝設計和規劃處理的可行性，這也是當前三維數字化裝配技術的基本表征。

3 結語

在信息技術發展日益快速的今天，二維文字表達的CAPP系統已經無法全面滿足相關工藝設計要求，以三維數字化裝配工藝設計系統實現可視化，可有效提升裝配指令的操作效率。為此，適時發展基于MBD的飛機數字化裝配技術，可為我國航空制造業提供實際保障。

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

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

［3］陳艷艷，郭虹，郝永平.基于MBD的裝配管理系統的應用研究［J］.成組技術與生產現代化，2016（1）:31-36.

［4］田憲偉.基于MBD的構型管理在飛機研制中研究與應用［J］.航空制造技術，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，畢業于西北工業大學，高級主管工程師，現就職于沈陽飛機工業（集團）有限公司，研究方向：飛機裝配。