MBD技术在飞机设计中的应用

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1、MBD技术在飞机设计中的应用ApplicationofMBDTechnologyinAircraftDesign曲直高级工程师，研究方向为数字化质量控制及构型控制、构型审核研究。目前，主要从事As9100标准体系建设及某大型水陆两栖飞机项目的质量控制工作。中航通飞研究院曲直田宪伟李春威近年来，以波音和空客为首的航空巨头为减少飞机研制中的设计错误，推行并行协同的设计方法，提高效率，降低成本，彻底实现设计制造无纸化管理模式，率先对基于模型的定义技术(ModelBasedDefinition，MBD)进行了深入研究

2、，形成了完整的MBD设计制造标准体系。从2004年开始，波音公司在787客机的设计和制造中全面应用MBD技本文结合具体型号研制。针对MBD技术应用过程中的几个核心问题进行研究，通过基于CATIA平台的二次开发，就如何实现MBD的表达方式、数据管理、设计与制造数字化信息的无缝传递进行探讨，逐步形成企业MBD的数字化设计技术体系，有效地推进了MBD技术在型号研制中的应用。术，用三维数模完全取代二维图纸，MBD使三维实体模型作为新机研制过程中的唯一依据，有效提升了飞机研制的效率和质量，为企业带来了巨大的效益。伴随着

3、国外飞机在国内转包生产，MBD技术逐渐进入国内航空企业，鉴于国外企业MBD技术的成功应用，国内各主机厂所也开始了MBD技术体系的不断探索。目前，单纯从三维标注技术本身而言，主流的j维软件基本可以满足MBD标注的需求，但MBD技术的核心不仅仅要求MBD模型完全可以包含原先二维图纸的标注信息，更关键的问题是在MBD模型的基础上，如何面向产品研制生命周期的所有使用人员，开展并满足其使用更加方便、直观、便于理解、更加高效的产品设计信息表达方法和数据信息的传递方式，建立一个面向产品生命周期协同研制的基于MBD模型的数字

4、化技术体系⋯。本文结合具体型号研制，针对MBD技术应用过程中的几个核心问题进行研究，通过基于CATIA平台的二次开发，就如何实现MBD的表达方式、数据管理、设计与制造数字化信息的无缝传递进行探讨，逐步形成企业MBD的数字化设计技术体系，有效地推进了MBD技术在型号研制中的应用。MBD的内涵及数据表达方式1MBD的内涵MBD技术是指用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法，MBD技术是将原来定义在二维图纸上的几何形状信息、尺寸与公差以及1：艺信息等产品信息，集成定2013年第13期·航空制造技术103．

5、jii：遨工E立臼丝Q。Q鱼YEBQ趟工义在三维实体模型中。这改变了传统上用三维实体模型描述几何形状信息，而用二维图纸来定义产品的尺寸与公差以及工艺信息的数字化定义方法『21。2MBD的数据集表达方式CATIA环境下，一个完整的MBD数据集主要包括设计模型、标注和属性3个部分，如图l所示。设计模型包括外部参考、构造几何、工程几何和零件几何体。外部参考是模型中关联到其他父产品实例的几何元素，这些元素是产品模型问关联关系的载体，并驱动着其他线框、表面和实体模型元素的定义。工程几何主要包括坐标系统与基准面2类，是整

6、个模型建立的基础。构造几何不是为了描述制造工艺等内容而设定的，而是用来保存建模过程中的必需信息，即在外部参考信息与工程几何信息的基础上构建模型所需的中间几何数据。零件几何体是描述最终零件实体形状的模型几何，包括了建模过程中生成的一系列特征。注中的标注信息可与一个或一组模型特征，或某一模型特征的某一部分相关联，当模型使用者查看标注信息时，通过关联性，标注信息及相关的模型特征通过高亮显示，可以非常直观清楚地知道标注信息所表达的模型特征。为了清晰地在三维环境下表达标注信息，必须先合理地确定标注平面，该平面类似于二维

7、工程图中的图纸平面，在该标注平面下合理地组织标注的尺寸、公差、粗糙度及文本信息。标注平面根据表达的标注信息创建，当垂直于标注平面观察标注信息时，所标注的尺寸等信息应符合二维工程制图的标准。对于数量众多的标注平面，它们之间可能相互干涉和重叠，全部显示将导致整个三位模型非常混乱且不直观，不方便制造人员等下游用户使用和浏览。为了在三维模型内快速查找和使用各类标注信息，必须采用相关方法且按照一定规则对标注信息进行组织和显示管理。为此，必须采用捕获来组织标注平面。捕获是预先定义的模图1CATIA环境下MBD数据集的表达

8、方式标注包括尺寸、基准、公差、粗糙度、文本信息和工程注释信息。尺寸、基准、公差、粗糙度和文本信息在三维模型上直接表达显示。三维标104航空制造技术-2013年第13期型视图，是CATIA软件系统中的一个视角方向的信息记录，它记录了使用者从哪个最清晰的视角观察产品的几何模型，用于帮助理解和检查模型。一个三维模型根据需要建立所需的捕获的数量，原则上以准确、清晰、全面反映所有信息为依据。每个捕获按一定规则