基于MBD的飞机设计制造协同关联技术探讨

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1、论坛随着航空制造企业数字化和信息化水平的提高，MBD技术在飞机的设计、制造等阶段取得了诸多突破与成效，但是其应用的广度和深度仍需进一步研究和加强。栏目策划：谷雨良辰钐论坛FORUM基于MBD的飞机设计制造协同关联技术探讨ResearchontheCooperativeAssociationofAircraftDesignandManufacturingB嬲edonM吣D中航飞机西安飞机分公司白永红梁可周盛侯卓兵自永红航空宇航制造工程博士，研究员级高级工程师，中航飞机西安飞机分公司副总工程师。先后参与了国家“九五”．“十五”、“十一五”重

2、大专项工作，参与和主持了多个飞机型号的研制和生产工作，主要研究方向为飞机型号研制项目管理，飞机数字化制造技术、先进制造技术与装备。MBD(ModelBasedDefinition)技术是以三维数字化模型为核心的设计制造信息统一模式，它将三维设计信息、三维制造信息和产品管理40航空制造技术·2015年第18期设计制造协同关联平台是基于3DMBDPPR统一数据模型而建立的。在关联平台中，以产品型号MBD模型为单一数据源。建立实时的3DPPR动态数字样机，将设计数据、工艺数据、工装数据及检验数据进行基于模型的关联，并且将MBD唯一数据源从产品

3、设计开始贯穿于设计、制造、服务的全过程。真正做到基于产品单一数据源的产品全生命周期管理oDOI：10．16080巧．issnl671．833x．2015．18．040信息共同定义到产品的三维数字化模型中，使制造单位以三维数字化模型为依据，开展工艺和工装设计，以及后续的制造、装配、检测、服务等工作，有效地解决了设计、制造、使用维护一体化的难题。MBD技术能更好地表达设计思想，以MBD技术为基础建立的设计制造关联协同环境，能有效地解决全三维设计数据管理、设计各专业并行、设计与制造并行协同、技术状态管理等问题，实现了各职能专业人员在同一个未完

4、成的产品模型上协同工作，使工艺、工装和产品设计同时开展产品设计、制造工艺、装配、工装和使用维护等工作和协调，打破了设计制造的壁垒，从而在产品设计阶段提前发现和解决问题，提高了产品的可制造性、可装配性和可维护性，提高了飞机产品质量，缩短了飞机研制周期。在目前几个飞机型号的研制中，不同程度地应用了MBD技术，但还有待于进一步提高应用的深度和广MBDTechno岫yMBD技术度，克服目前存在的工作内容定义不清晰、关联度弱、对“并行”理解错误等问题，其主要应该解决的问题包括：一是MBD数模中同时包含了设计、工艺、制造、检验等数据，模糊了传统的设

5、计所和制造厂之间的分工界限，这就要求必须树立“大设计”的概念。“大设计”包含的内容不仅是产品设计，同时还包含着工艺设计、工装设计等概念。而由于国内长期以来存在着设计所和制造厂分离的局面，导致了产品、工艺、工装、生产和检验等方面不能有效协同和融合。二是在产品设计成熟度阶段，数据更新非常频繁，目前基于MBD的协同关联设计的优势没有从设计端延伸到工艺／工装设计领域。本文通过MBD技术、飞机设计制造协同技术以及关联(大)设计技术的应用，探讨解决现有飞机研制中暴露的设计与制造分离的问题，试图在数字化设计制造的基础上，实现设计与制造的协同与关联，在

6、产品设计成熟度成长的过程中，产品设计、工艺设计、工装设计与制造共同开展相应的工作，实现两个目标：(1)实现DFM，即面向制造的设计，减少制造技术等原因带来的设计更改，提高设计的可制造性。(2)实现工艺、工装设计与产品设计的协同与关联。随着产品设计成熟度的成长，工艺设计和工装设计也在按照各自的成熟度成长，产品设计完成的同时，工艺设计和工装设计基本完成，工装制造和零件生产的准备也基本完成。飞机研制中基于MBD的设计制造协同关联技术途径1基于MBD的设计制造协同关联应用目标飞机制造中，在统一的3DPPR(产品工艺资源)关联数据模型(如图1所示

7、)的支撑下，定义和关联基于3D数模的设计构型(As—design)和制造构型(As—Plan，As—Built)，形成飞机研制(包括设计过程与制造过程)的单一数据源，设计、工艺和工装能在一致的集成的数字化平台中并行和协同，保证设计构型和制造构型的同步和一致。从3DPPR关联模型中输出一致的设计构型(EBOM／3DModel)和制造构型(MBOM、工艺路线、工装需求、装配指令等)数据集，最终达到缩短研制周期，提高研制质量的目标。基于模型的3D工艺设计直接基于3D产品工程模型，定义、管理和验证从部装到总装完整的装配工艺流程，建立和管理装配单

8、元，可视化地验证3D产品设计的可装配性，优化模块定义。在装配工艺流程关联环境和约束下验证和优化工装设计，提供稳健的机制协调、管理和控制设计与制造之间的更改流程。2设计制造协同关联平台集成模型设计制造协同关联