可制造性设计在系统工程过程中的应用研究

本文针对复杂产品协同设计、开发与验证过程中的可制造性共性问题,以航空电子系统为典型的复 杂系统对象,探讨了可制造性的概念内涵、工作边界、组织架构和开展时机,着重从系统设计和开发策划、系 统需求捕获与定义、系统架构定义、系统详细设计与实现和系统验证子过程的角度,详细阐释了可制造性设计 融入系统工程过程的实施思路,并结合具体的应用实例,对可制造性设计对产品高质量交付的正向影响进行了 阐释,为可制造性工作在系统开发与设计中的落地推广指明了方向、奠定了基础。     

航空制造技术发展趋势

本文针对国外先进航空产品发展需求,对航空产品研制及生产中所应用的数字化设计/制造技术、复合材料构件制造技术、大型结构件数字加工/成形技术、高温复杂结构件制造技术、先进连接与装配技术、超精密加工及微系统制造技术、特种加工技术、表面工程技术以及无损检测技术的发展趋势进行了分析和总结。     

面向制造的卫星零件设计系统的研究与实现

针对卫星零件的设计和加工特点,提出了一种基于特征的卫星零件面向制造的设计系统体系结构,研究了基于特征的面向制造设计系统中的零件信息模型,确定了该设计系统中可制造性评价的内容,并建立了基于知识和几何推理的可制造性评价系统,以实现面向制造的设计技术在卫星零件设计中的应用.     

复杂产品集成制造系统技术

分析了复杂产品制造企业面临的形势与挑战 ,探讨了复杂产品集成制造系统的体系结构、技术体系及其关键技术 ,论述了我国复杂产品集成制造系统技术的现状及其发展     

面向智能制造的航空发动机协同设计与制造

智能制造技术是在信息化、数字化、网络化基础上,将人工智能引入制造理论及生产运行过程中,形成以存储、计算、逻辑、推理为特征的机器智能所驱动的产品制造技术.目前,统一模型驱动下的协同研制已经成为航空发动机产品研制的未来发展模式.在此背景下首先分析航空发动机产品研制的现状,从基于模型的数据集成、基于工艺系统协同的智能加工技术、基于CoE模式的组织协同、工业大数据驱动下的过程协同和基于CPS的协同优化等方面探讨了智能制造环境下协同设计制造发展趋势,为航空发动机协同研制技术的发展提供了有益的参考.     

民用飞机结构的面向可制造性设计

优秀的飞机结构设计是民用飞机取得商业成功的必备条件，需要通过结构的可制造性设计来实现。面向可制造性设计可以大幅度降低民用飞机结构的成本、提高质量和可靠性，并缩短研发周期。越早启动面向可制造性设计收益就越大，在设计初始阶段就考虑可制造性，可以降低在制造阶段进行大量修改的时间和费用。飞机结构设计在满足功能和强度性能设计要求的情况下，还要考虑其他几个可制造性关键因素：简单的设计、材料的选择、合适的公差、灵活的备选制造方案以及技术数据的清晰和简洁。零件可制造性设计中材料和工艺的最佳组合可以通过一个程序性的方法对设计目标的三个方面进行权衡分析来获得。还提供了可制造性检查单，可以用来对零件和装配设计的可制造性进行评估。     

拓扑优化与增材制造结合:一种设计与制造一体化方法

被誉为"第三次工业革命"的增材制造技术通过材料层层累加的方式实现结构的制备,这种独特的制造方式实现了高度复杂结构的自由"生长"成形,极大地拓宽了设计"空间",为新型结构及材料的制备提供了强大的工具。制造工艺的飞速发展往往需要设计技术的快速跟进,拓扑优化方法因其不依赖初始构型及工程师经验,可获得完全意想不到的创新构型,已成为结构创新设计的重要工具。因此,将拓扑优化(先进设计技术)与增材制造(先进制造技术)融合,发展面向增材制造的创新设计技术具有广阔的前景。从面向增材制造的优质结构构型设计以及考虑增材制造工艺约束的拓扑优化设计方法两个方面,介绍了现阶段基于拓扑优化方法所建立的结构创新设计理论,并指出未来研究的趋势。     

军用加固计算机电子模块的可制造性设计

电子模块的可制造性（工艺性）设计对军用加固计算机电子模块的质量至关重要。从军用加固计算机模块可制造性设计入手,对计算机模块在可制造性设计技术控制方面进行了详细论述,并作为一种设计借鉴提出了组装流程中设计时应遵循的原则、板边工艺性设计、印制板的布局在可制造性中的要求。这些技术控制和方法的应用,可以降低军用加固计算机模块设计周期,能够达到质量稳定和生产效率更高的要求。     

大型复杂产品网格化制造技术

分析了大型复杂产品研制生产过程的特点,提出了基于网格技术、构架在企业制造网格之上的大型复杂产品动态虚拟组织模式协同制造与协同商务系统--LCP-MG.研究了LCP-MG的体系结构,并对系统的部署和运行模式进行了探讨.     

基于产品成熟度的设计制造高度并行研发模式

设计与制造协同作为并行工程的重要环节,是从设计阶段就开始考虑产品的可制造性,有效减少工艺准备时间,缩短研制周期及上市时间.但如何做到设计与制造有效协同一直是困扰航空制造行业的难题.在原有VPM-Windchill-DELMIA协同研发的模式下,进一步探讨基于VPM与DELMIA直接开展设计制造高度并行的研发模式工程应用研究,为实现复杂产品设计制造的协同研发提供新的技术途径.采用VPM-DELMIA模式,可以提升设计与制造的最大并行程度,让制造部门可以及时了解设计状态,提早开展工艺设计过程.     

航空发动机产品可制造性评估的应用研究

旨在为国内军品研制生产过程中应用可制造性评估提供必要参考,系统分析和总结了国外开展产品设计可制造性评估工作模式、方法和流程,重点描述了与英美等国外知名企业的合作和实践过程,特别是开展同步研发工作。结果表明:在传统串行设计开发模式中,只有完成上阶段工作,才能进入下阶段的工作及交换成套信息。而在可制造性评估中由于将制造工艺要求和质量要求提前引入产品设计过程,避免了传统模式中后期意见无法贯入设计图样和设计文件现象,证明其在缩短研制周期和降低成本方面是有帮助的。有必要将可制造性评估工作在国内航空发动机产品设计-制造产业链中推广应用。     

一种基于VPL 的元器件快速建模方法

为了更好地落实航空电子模块的可制造性设计审查工作,结合航空电子模块产品特点和技术要求,建设了基于Valor软件的PCB/PCBA设计与检测自动化分析系统.元器件模型库作为该系统的必要组成部分,其覆盖范围和数据精度对审查结果至关重要.本文将从元器件模型库建设必要性、建设过程和建模工艺要求三个方面进行阐述,并提出一种基于Valor VPL的元器件快速建模方法,应用结果表明,该方法能够高效构建满足系统审查精度的元器件模型,使大规模元器件模型库的建设成为可能.     

复合材料风扇叶片铺层设计方法研究

为了设计航空发动机复合材料风扇叶片,根据相关准则,系统建立了复合材料风扇叶片的铺层结构设计流程,针对某自行设计的风扇叶片,完成了叶片的几何模型检测、体积填充铺层设计、铺层纤维方向的确定、铺层的分组与顺序调整,以及铺层的结构检查与可制造性检查。对铺层顺序调整前后沿叶高及弦长方向的铺层过渡进行了对比分析,完成了铺层的可制造性检查与改进。结果表明:铺层结构满足现有复合材料铺层设计准则要求,铺层的递减过渡合理,可制造性良好。     

基于VALOR NPI的航空电子模块DFM分析实现

为有效解决设计缺陷造成的航空电子模块可制造性问题,结合航空电子模块产品特点和工艺技术水平,提出建设基于VALOR的航空电子模块可制造性设计自动化设计平台,实现DFM自动化分析与设计,阐述了DFM设计的必要性、技术原理和实现过程,提出了“三库”构建方法和基于物料清单的印制电路板数据分析方法,应用结果表明,提出的方法能够覆盖PCB可制造性问题,提高分析效率。     

Manufacturability analysis a useful subset of systems engineering

The application of manufacturability analysis to the design of mechanical parts in electronic systems improves quality, performance and reliability. Typical interest areas include equipment enclosures, transducers and high-tech microwave modules. New performance levels are feasible due to improved surface quality, stability, reduction of seam widths or the use of sophisticated materials. The stepwise procedure points out attractive solutions for challenging airborne, maritime or space sensor platform environments. A thorough understanding of manufacturability judgement and knowledge about current milling, welding and coating processes is essential as well as the earliest application of the formulated principle     

Improving the productivity of complex electronic systems design byutilizing applied design methodologies

The design process of complex electronic systems consists of four traditional main stages, which are system design, electronic design, mechanical design, and design for manufacturing. Even today when many integrated computer aided design environments are in use for electronic systems design, we still seem to accept that the design process really has to follow this path of four individual design stages. It is common that we are dealing with data transfer problems between different types of CAE-applications. However, there is a possibility to avoid the disadvantages due to integration problems between the design stages if we decide to develop the design methodology itself instead of developing those independent software applications. One effective way to improve the productivity of complex electronic systems design is to tune the so-called systematic design approach by adding special aspects of electronic systems design into the questionnaires used for collecting the requirement lists for further mechanical design and DFM. Another important tool is the carefully made manufacturability analysis. The deep interaction of mechanical and electronic design, extended by manufacturability analysis can also lead to innovative solutions as presented previously by the author. In the article entitled “Manufacturability Analysis-A Useful Subset of Systems Engineering” we were able to show that the number of iteration cycles during the different design and manufacturing stages could be reduced by 50% compared to the conventional design methodology. In this paper, we illustrate additional tools to continue this promising development work     

Weight optimization principles for turbine blade shroud platform

The paper describes the development of NK-family engine shrouded turbine blades. Weight optimization principles are formulated with account for strength and manufacturability limits.     

A multi-constraints based pose coordination model for large volume components assembly

In the assembly process of large volume product, engineering constraints limit the relative pose of components and serve as a standard for judging assembly quality. However, in the traditional process of target pose estimation, a general method is needed for establishing the correlation between engineering constraints and product pose, and it is difficult to evaluate pose by constraints comprehensively. Therefore, the process of target pose estimation and evaluation is separated. In this paper, a pose coordination model based on multi-constraints is proposed, which includes pre-processing, pose estimation, pose adjustment and evaluation. Firstly, engineering constraints are decoupled into 4 types of Minimum Geometrical Reference Constraints (MGRC), and the inequalities for solving target pose are formulated. Then the Constraint Coordination Index (CCI) is defined as the optimization objective to solve the target pose. Finally, with CCI as the numerical index, the target pose is evaluated to illustrate the quality of assembly. Taking the simulation experiment of wing-fuselage jointing as an example, the external and internal parameters of model are analyzed, and the pose estimation based on multi-constraints reduces the CCI by 12%, compared with the point-set-registration method.