基于MBD的飞机装配工艺模型设计

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1、基于MBD的飞机装配工艺模型设计单位：南京航空航天大学机电学院作者：冯廷廷金霞王珉安鲁陵发布时间：2011-1-2010:00:26飞机装配技术是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性集成技术，在飞机制造过程中，通过采用数字化装配技术，改变传统的飞机设计与制造模式，缩短飞机的生产周期并降低生产成本，提高飞机生产质量。在国外，波音和空客都已经实现了数字化装配。在全机的生产过程中采用了MBD（ModelBasedDefinition，基于模型的定义）技术，MBD在2003年被ASME批准为机械产品工程

2、模型的定义标准，是以三维实体模型作为唯一制造依据的标准体，体现了产品面向制造与装配而设计（DFMA）的思想。如波音787，全机的工程信息都是通过MBD定义的，采用达索软件，根据产品模型信息进行工艺设计与加工制造，不需要二维图纸，贯穿了从产品数字化定义到数字化装配工艺设计的数据流与信息流，实现了单一产品数据源下的数字化装配过程。在国内，数字化制造技术发展迅速，数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理等技术得到了很好的应用，而数字化工艺设计技术应用较少。西飞和成飞在承担某型飞机项目的研制工作时，都尝

3、试采用DELMIA软件系统进行数字化装配工艺设计，以某产品为例，采用DPE模块进行装配工艺规划，DPM模块进行装配仿真，最终生成了工艺报表，对飞机数字化装配工艺设计技术提供了可借鉴依据。然而项目中工艺设计与仿真的验证对象不是基于产品MBD数据集，没有研究MBD模式下装配工艺模型建立的过程，没能实现单一产品数据源下的装配工艺规划、装配仿真和三维工艺文件输出。考虑到国内外的差距，借鉴国内外使用飞机数字化装配工艺设计技术的成功经验，以贯穿产品从数字化定义到数字化装配工艺设计与仿真的数据流为目标，研究MB

4、D模式下装配工艺模型的设计技术，提出轻量化三维装配工艺规程的生成方法。装配工艺模型建立文中所论述的装配工艺模型是在MBD产品发放以后，经过数据接口导入到数字化协同应用平台中，工艺人员通过人机交互方式进行装配工艺设计与仿真，最后汇总为各类装配工艺数据集，并将其储存的数字化表达方法。建立装配工艺模型的主要工作是在数字化协同应用平台下进行装配工艺设计与仿真。工艺人员直接依据产品MBD模型完成工艺方案的制定及详细工艺设计，并产生PPR（Product、Process、Resource，产品、工艺、资源）数

5、据集，该过程也可以称为可视化装配工艺设计过程。在工艺设计完成以后，通过装配模拟仿1/4真，确定出合理的装配工艺，在不同的工艺设计阶段，工艺仿真的内容不同。整个装配工艺模型建立的过程如图1所示。装配工艺设计过程研究基于MBD的装配工艺设计技术将从根本上改变飞机装配流程，从并行设计、企业级异地办公协同等角度对飞机装配工艺结构模板的定制、工艺设计过程、工艺信息的输入、工艺仿真等提出全新的要求。1装配工艺结构模板的定制每个企业都有多个项目，每个项目都有自己的数据结构树，结构树上数据类型的层次关系、属性信息

6、由结构模板决定，该模板提供友好的用户界面、满足用户使用习惯、约束用户在工艺设计过程中遵循一定的规范形式。用于指导装配工艺设计的模板叫做装配工艺结构模板。由于飞机产品结构复杂及不同企业在技术标准方面、数据管理方面的差异，有必要在装配工艺设计之前定制装配工艺结构模板。PPR树属于数据结构树上的不同结点，其结构层次、显示方式、数据类型的属性信息都是由装配工艺结构模板决定的。1种数据类型对应1个结点，如产品下有数据类型：总装配件、子装配件、零件等；工艺下有数据类型：工位、站位、AO（Assemblyout

7、line，装配大纲）、工序等；资源下有数据类型：工厂、车间、工位、工装、工艺规范、工具等。图2是定制装配工艺结构模板中的工艺结构树的规范形式及结点属性信息。工艺结构模板的定制需要工艺人员在熟悉产品结构的基础上掌握企业的技术标准及各装配单元的装配任务等。2基于工艺模板的工艺设计过程装配工艺设计是一个繁琐的过程，在数字化协同应用平台下，需要对工艺设计的各环节建立起规范性的指南。根据产品MBD模型，在装配工艺结构模板的基础上对产品的结构进行划分与转换，生成用于指导生产的层次分明、相互关联的数据结构树，过

8、程大致为：（1）在工艺概念设计阶段，根据产品模型划分全机设计分离面与工艺分离面，明确各工位下要完成的装配任务，与此同时工艺人员完成工装订货等工作；（2）在工艺详细设计阶段，根据工艺分离面的划分，细划各工位下的站位、AO、工序等装配单元并设计同一层次的装配顺序，提出装配过程中所需工艺规范等，与此同时工艺人员完成“设备汇总”、“工装汇总”等工作；（3）在全机设计分离面划分的基础上，上传产品数模到对应的产品结构树下，上传工装数模到资源结构树下，将产品与对应的工装和工艺结构树相关联。3装配