MBD技術在飛機裝配中國內外的應用現狀分析

趙東艷

摘 要 經濟科技的發展使得數字化裝配工藝在飛機制造業中有著極大的作用，它要求產品信息傳遞數字化、工藝規劃與仿真過程可視化等，這可以將飛機產品的研制周期縮短，降低研制的成本從而提高產品的質量。本篇文章將對MBD技術在飛機裝置裝配中國內外的應用的現狀進行思考分析，旨在進一步提高其質量。

關鍵詞 MBD技術；飛機裝配；具體應用

隨著MBD技術在飛機中的應用，用三維數模完全二維圖紙，它使得飛機研制的效率和質量有進一步的提升，為企業創造了一定的經濟效益。近幾年，我們可以發現國外飛機在國內轉包生產，這使得MBD技術進入到國內的企業中，這對于我國飛機研制有很大的幫助。本篇文章將對MBD技術在飛機裝配中國內外的應用現狀進行思考分析。

1 MBD技術的概述

MBD技術是美國機械工程師協會和波音公司經過長時間研究或產生的，這對于飛機裝配行業等有著很大的幫助。接下來就對該技術進行思考介紹，主要有以下幾個方面：

1.1 MBD技術的內涵

MBD技術是用集成的三維體模型來表達產品定義信息的方式，它是將二維圖紙上的幾何形狀信息、尺寸與公差等通過三維實體的模型展現出來。這種方式將傳統上使用二維實體模型描述幾何形狀的信息，用三維可以將產品的尺寸等信息通過數字化定義。

1.2 MBD的數據集表達方式

在CATIA環境下，完整的MBD數據主要由設計模型、標注以及屬性這三個部分組成。其中設計模型主要是指外部參考、構造幾何、工程幾何以及零件幾何體，外部參考主要是指模型中關聯到其他產品實例的幾何元素，它們是產品模型間關聯關系的載體，可以驅動其他線框、表面和實體模型元素的定義；工程幾何主要是有坐標系統和基準面兩種，它們是模型建立的基礎；構造幾何主要是用來保存建模過程中的必需信息，而不是用來描述制造工藝等內容的，通過在外部參考信息和工程幾何信息的基礎上去構建模型中需要的數據。零件幾何體描述的是祖自宏零件實體形狀的模型幾何，包括建模過程中生成的一系列特征。

一般對其標注有尺寸、基準、公差、粗糙度等信息，尺寸、基準、公差等信息在三維模型上直接表達出來，標準中的信息可能會存在一定的聯系，模型使用者可以通過該種聯系對于模型所要表達的內容有著清楚的了解[1]。

2 MBD技術在飛機裝配中國內外的具體應用

從上面的文章中對于MBD技術有一定的了解，接下來就對MBD技術在飛機裝配中國內外的具體應用進行思考分析，主要有以下幾個方面：

2.1 MBD技術在飛機工程設計上的應用

在我國飛豹飛機是最早設計三維數字化設計的飛機型號，主要是利用飛豹飛機的二維圖紙、模線樣板等完成對于飛豹飛機的建模工作，該種方式可以算為逆向工程范疇，在嚴格意義上還不能夠被認定為是數字化設計。真正采用三維數字化設計的技術是ARJ21支線客機，它是將三維數據化模型、二維工程圖以及零組件明細表合成，這使得飛機設計的協調性大大提高。同時，利用其他技術可以減少結構與結構之間、結構與系統中之間的不協調因素，但是因為該型號的產品三維數字化模型中還不存在定義零組件的制造屬性，這些屬性以及加工要求等都會在二維工程圖等技術文件上體現出來，但是嚴格說來它仍然不屬于MBD技術范圍之內。AJR21客機所采用的設計方法在工程設計技術上是有很大的進步，但是就其制造系統而言還是有一定局限性的。隨著科技經濟的發展，對于MBD技術的研究也更加深入，我國對其相關標準進行研究并制定出一些的規范。利用該技術可以結束二維工程圖的使用，這減少了工作人員的工作負擔，同時將研制周期也大大縮短。在我國大型客機C919就使用了MBD技術進行全機三維數字化定義。

2.2 MBD技術在飛機制造工藝設計上的應用

從相關數據中可以看出我國的很多主機廠都是對老型號進行改造的，新型號相對而言很少，傳統的型號都是在20世紀或者是20世紀五六十年代產出的，技術水平相對比較低，它們主要是采用了模線樣板、紙質二維工程圖等對飛機產品進行了表達。因為產品的圖紙和工裝圖紙的數量很大，故相關工作人員需要具有較好的識圖能力和耐心才可以保障工作的質量。二維圖紙的表現力相對比較差，設計圖紙在設計的過程中也存在不協調的部分，這使得工作會耗費較多的時間；很多產品存在的不協調性在實際制造的時候才被發現，這使得企業會浪費一定的資金。同時，工藝文件的裝配指令是文字的，這會導致工作人員出現錯誤的情況，還有部分工作人員在開展工作的時候不看裝配指令，根據自己的主觀想法開展工作從而經常出現設計以及工藝更改被遺漏的情況，飛機裝配故障的出現會導致其質量不過關。隨著ARJ21慢慢運用到MBD技術的開始，該項技術在飛機裝配中的應用越來越廣泛，這將飛機工藝審查、工藝協調等工作的難度都降低了。MBD技術可以將飛機裝配中的問題得到很好的解決，它為自動化裝置的普及奠定了良好的基礎。因為MBD技術的應用可以將工作效率大大提高，減少了不必要的時間浪費，同時保障其生產的質量。三維數字化可以使得工作人員對于產品有更加深入的了解，比如成飛開發的三維CAPP系統和西飛在DELMIA基礎上開發的三維數字化裝配工藝設計可以實現工藝設計過程的三維數字化和裝配指令的三維可視化，這將原本文字的裝配指令轉變成為三維可視，這對于工作人員是大大的解放。隨著科技的進一步發展，一些編程軟件可以讀取采用MBD技術定義模型中的制造信息來進行數控編程，再利用專業仿真軟件對其進行虛擬仿真和優化，最終可以生成自動化設備從而讀取NC代碼，這可以實現飛機的自動化裝配的離線編程，這將工作效率進一步提高[2]。

3 結束語

總的來說，整篇文章著重對MBD技術在飛機裝配中的應用進行思考分析。MBD技術作為一種全新的數字化產品定義技術，對于飛機裝配工作有著極大的幫助，極大提高了工作的效率，為企業的型號研制提供極大的幫助，在某種程度上也推動社會經濟科技的發展。

參考文獻

[1] 侯卓兵，孟靜暉，胡成丹，等.面向模塊化配置生產的大型飛機裝配規劃與仿真技術[J].航空制造技術，2017，（4）：24-30.

[2] 韓志仁，郭文杰，陳雪梅，等.基于MBD飛機裝配自動制孔路徑規劃研究[J].機械設計與制造，2015，（10）：201-203，208.