飞机零部件产品的三维工艺设计.pdf

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1、Three—DimensionalProcessDesignofLargeComplexMechanicalProduct中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司冯子明冯于明现任中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司副总工程师。是中航工业首席技术专家和信息化专家。2006年被授予“国防科技工业有突出贡献中青年专家”荣誉称号。2007年获得国务院的政府特殊津贴。获得15项科技成果奖和优秀信息化主管奖，2项发明专利。我国航空制造业数字化技术的发展历程，主要是围绕着设计、制造和生产管理3个主线方向推进。典型模式一般是产品设计以cAD／cAE／PDM等系统为主线，制造以cAD／CAPP／PDM等系统为

2、主线，生产管理以MEs／ERP／CRM／SCM等系统为主线。近10年来，我国航空制造业在上述3方面的数字化建设上取得了巨大的成绩。近年来基于二维(图纸)信息表达与传递方式正在被基于模型的设计方式所取代，产品设计已经全面采26航空制造技术·2013年第11期三维工艺设计是大型复杂机械产品在全球化协同研制模式之下的技术革新。其重大意义在于将产品的三维设计成果直接应用于制造阶段，使产品数据源以三维形式贯穿研制全过程，消除了大量二维制造流程，发挥了企业制造网络的效率。用基于模型的设计，使几何信息和非几何信息全部表达在三维模型上，不再需要进行二维非几何信息的补充表述。但是生产制造方面却显不足，主要

3、是由于产品三维设计与二维化制造的不匹配所致。由于三维工艺设计技术的开发和应用远落后于三维产品设计技术，使得三维工艺设计成为产品制造的瓶颈。飞机三维制造模式综合国内外制造技术发展状况，可以发现，传统制造方式正在被三维制造方式逐步取代，三维制造方式与传统制造方式相比具有很大的优势：(1)化解了传统CAPP系统与三维CAD系统工作模式的矛盾；(2)三维工艺信息可直接支持可视化生产过程。三维工艺信息完全代替了传统意义上的工艺文件、技术参数和技术规范的查询不再是一个流程，而变成一个操作，可以方便的在生产终端上对工艺规程进行查询，观察模型状态，获取技术规范等。三维工艺信息的发布和使用使得三维产品模型

4、被直接应用于研制过程的各个阶段，三维模型成为设计与制造的唯一依据。是三维制造方式与传统制造方式的主要区别。如图1所示。1MBD技术应用现状在三维制造方面，国外一些飞机制造企业多年来已经发展了开创性的技术和系统。美国于1997年在波音公司的协助下开始了有关基于模型定义(ModelBasedDefinition，MBD)标准的研究和制定工作，其主导思想不只是简单地将二维图纸的信息反映到三维模型中，而是充分利用三维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解且更具效率的设计信息表达方式。它用集成的三维数模完整地表达了产品定义信息，详细规定了三维数模中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。MB

5、D使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主、以三维实体模型数模为辅的制造方法¨1。一．：专稿MBD模型分为零件与装配模型，零件模型由几何信息和非几何信息组成。属性数据表达了产品信息，注释数据包含了工艺信息。装配模型则由一系列MBD零件模型加上属性和注释数据组成。近10余年，以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用了MBD技术，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系。国内飞机制造业也已建立了有关基于模型定义的设计标准，同时也开发了基于模型定义的各类数据库管理系统和快速定义工具，并与设计环境集成，形成了较为完善的设计体系和设计与管理的计算机支撑环境。2国内

6、MBD技术应用存在的问题在飞机研制模式上，急需建立以全三维模型为依据的完整的三维制造体系。任何复杂产品制造都离不开工艺设计，工艺设计是将产品设计转变为产品的中间环节，是将产品由模型转变为实物的桥梁。但是，目前工艺设计方法落后于产品设计方法，基本上还是以二维信息表述为主的方式，或者是进人二维／三维混合信息表述的设计方式，无法适应基于模型定义的设计技术发展和数字化制造技术的发展【2I。因此，急需创建基于模型的工艺设计方法和信息系统，实现设计模型向工艺模型转换，信息关联的直观描述及现场三维可视化应用，使飞机制造进入向全三维设计制造时代。同时应加强基于模型的制造标准体系图1三维制造方式与传统制造

7、方式的主要区别研究，形成以工艺设计、生产应用及检测三方面内容为主的数字化标准，支撑多厂所联合研制模式删。三维工艺设计理念与方法目前飞机产品数模尚无法高效的支持数字化工艺设计和产品制造过程，其三维工艺设计、辅助制造和管理规范还有待研究和完善

8、2I，为使三维数模应用贯穿整个飞机研制过程，三维工艺设计成为连接工程域和制造域的纽带。三维工艺设计应该是以产品全三维模型为对象，在其基础上建立工艺模型，进行详细工艺设计，使工艺设计信息不仅完全以三