大飞机数字化制造关键技术

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1、Digital嘶哪。删№删。邺m学帅。n大飞机数字化设计与制造大飞机数字化制造关键技术韩志仁(沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，沈阳110136)【摘要】大型飞机数字化制造是一个非常复杂的系统工程，主要关键技术包括数字化并行协同技术、仿真技术、数字化测量技术、智能集成技术、柔性制造技术、飞机部件便捷传送技术、数字化信息处理技术、脉动线制造技术等，通过这些关键技术保证大飞机数字化制造的每个环节高效、顺利地进行，从而保证大飞机研制和生产周期短、质量高、成本低。对关键技术进行了综述分析，指出了关键技术中技术要点和关键问题，对更好地开展大飞机数字化制

2、造具有参考作用。关键词：大飞机；数字化制造；协同仿真；数字化测量；柔性制造DOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．1／2．053韩志仁教授，博士，博士生导师，主要研究方向为钣金成形CAE和数字化制造技术。大飞机是一个国家军事战略的重要技术支柱，也是国家经济的重要领域。大飞机的设计制造集成国内前沿高新技术，是国家基础工业水平的体现，同时可以提升国家整体技术水平。在美国、欧洲等国家大飞机产业不仅带动了经济、技术的迅猛发展，而且在相关领域取得了绝对的话语权，在战略上占领了先机。大飞机具有气动外形要求严格、设计更改频繁、产品构型众多、零件材料

3、和形状各异、内部结构复杂、空间紧凑、各类系统布置密集以及零组件数量巨大等特点⋯，因此大飞机研制过程复杂、周期长、技术难度大。随着数字化技术的应用，大飞机的设计、制造模式均发生了变化，由传统的工程图纸、实物样机、模拟量传递为主的设计制造串行模式，发展成为目前的基于MBD的三维综合信息模型和数字量传递的数字化设计制造并行模式。设计模式的改变使制造依据全部数字化，取消了实物样机、标准样机等模拟量依据，不仅节省了存放空间，而且保证了制造依据的稳定性。大飞机数字化设计制造模式下更适合数控技术、自动化技术、智能技术、知识库技术、信息存储传递和共享技术、计算机软件的应用，因此

4、，数字化制造的技术体系和关键技术发生了根本变化。数字化并行协同技术一个部门或一个公司很难独立完成大飞机的设计制造，需要很多公司共同合作开展大飞机的设计制造，目前，主要的民用大飞机公司(如波音和空客)的制造商分布在全世界，波音787制造商分布见图1。在数字化环境下的大飞机并行协同设计制造需要解决以下主要问题12-51：(1)数字化环境下设计阶段制造工艺审查、工艺准备、工装设计等与设计的并行协调机制、环境的建立、运行的问题，保证设计产品数据与制造工艺人员使用的数据的一致性和实时性；(2)数字化环境下设计制造异地图1波音787全球化生产网络Fig．1Globaliza

5、tionproductionnetworkofboeing7872016年第1／2期·航空制造技术53钐论坛FORUM协同问题。包括MBD技术体系差异性问题、数据异构问题、信息的传递和管理问题、设计更改的实时更新问题、知识工程的共享与安全问题等；通过数字化并行协调技术在大飞机研制中的应用，将在所有设计商、制造商之间架起信息高速公路，解决信息异构、信息实时传递、实时更新等问题。数字化并行协同技术是大飞机设计制造的关键技术之一。仿真技术仿真技术是一门多学科的综合性技术，在飞机制造过程中仿真技术的应用起到重要作用[6-8]o在零件制造阶段可以用有限元仿真软件优化工艺，

6、降低成本，提高质量，解决工艺性问题。在航空业橡皮囊成形、蒙皮拉形等钣金成形方面已经大量采用商业有限元软件(如图2所示)，机械加工、复合材料制造、铸造等各种制造方法均可以利用有限元仿真优化工艺；飞机装配阶段采用DELMIA软件可以进行装配过程仿真(如图3所示)，在工装设计阶段检查工装的合理性，可以仿真飞机部件及总装的工艺过程，判断装配工艺的合理性，同时仿真过程也可以作为飞机装配的三维AO(AssemblyOrder)的一部分；在新机生产线布局过程中，可以采用生产线仿真PlantSimulation软件对飞机生产线、工厂、车间等分析和优化生产布局、资源利用率、产能和

7、效率、物流和供需链等(如图4所示)，从而提高效率；测量仿真可以-罴图2钣金件橡皮囊液压成形有限元仿真图Fig．2Rubberformingsimulationforsheetmetal54航空制造技术·2016年第1／2期图3飞机装配仿真Fig．3Aircraftassemblysimulation图4生产线仿真Fig．4Productionlinesimulation对测量路径进行几何仿真，检验测量路径的合理性，防止测量过程中的误碰问题。仿真技术可应用于飞机数字化制造的各个环节，是关键技术之高效、高精度数字化测量技术以数字化设计的工程数据集为依据进行飞机研制和

8、生产过程中，飞机和工装的