基于MBD的飞机设计制造协同关联技术探讨

设计制造协同关联平台是基于3D MBD PPR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3D PPR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。     

基于MBD的飞机数字化装配技术

MBD是飞机设计制造数字化技术发展的新阶段和总趋势,采用MBD技术体系将为航空制造带来管理上和效率上的飞跃。在MBD的技术体系中,MBD数据集内容包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息。在数据管理系统和研制管理体系的控制下,各职能人员可以在1个产品模型上协同工作,提高了设计效率,同时也提高了产品的可制造性。     

基于模型定义的飞机全三维设计实现技术

纵观全球飞机研制,随着信息技术和计算机技术的快速发展,国际最新的在研飞机普遍采用全三维设计技术,彻底取消二维图纸,所有零部件的三维设计作为唯一权威性的数据集,供用户的所有后续环节使用.采用全三维数字化设计方法,通过在线关联设计和并行产品定义,不仅能提高协同效率,而且能摒弃传统设计方法中大量二维图纸,提高了飞机协同设计效率,推动了飞机制造业的数字化变革.采用三维实体数字化模型进行预装配,能最大程度地减少设计错误,提高设计质量,结合设计信息和制造信息,进一步缩短飞机研制周期. 波音公司在梦幻客机787的研制过程中,要求全球合作伙伴采用基于模型定义(Model Based Definition,MBD)作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据,即在虚拟环境中设计、构建和测试787飞机生产前的数字化制造工艺,通过生产现场的网络终端传递制造数据,实现波音787全三维研制,并最终取得了成功[1].     

基于MBD技术的三维工艺设计与现场可视化生产

基于模型定义(Model Based Definition,MBD)是一种新的产品数字化定义技术,用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息,详细规定了三维实体模型中产品定义、公差的标注规则和工艺信息的表达方法,三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据. 波音公司787客机采用了"基于模型的产品定义"技术,实现了产品关联设计、通过建立全球协同平台(GCE)实现了与合作伙伴协同研制,这彻底地改变了研制流程、研制方法和飞机研发模式.新飞机工程全面应用MBD技术,采用多厂所异地协同的研制模式,为航空产业的跨越发展提供了难得的机遇.     

飞机零件制造模型及数字化定义

在大飞机数字化制造中,不仅仅是用数字化的装备改变传统的制造工艺过程,而且新的产品信息模型定义技术同样使制造过程产生重大的变革。本课题提出用MBD数据集和DMM数据集共同构成面向全数字化制造的产品模型,将改变原有的产品制造技术体系,实现数字化向产品制造过程的延伸。     

基于MBD复合材料结构设计与表达技术

在复合材料结构设计过程中引入MBD数字化技术,定义、传递和管理复合材料研制过程中所包含的全部数字化信息及这些信息的关联,可以保证设计、制造数据源的唯一,从根本上改变传统的复合材料设计制造方式,大幅度地提高复合材料设计制造水平。     

MBD技术在飞机设计中的应用

近年来,以波音和空客为首的航空巨头为减少飞机研制中的设计错误,推行并行协同的设计方法,提高效率,降低成本,彻底实现设计制造无纸化管理模式,率先对基于模型的定义技术(Model Based Definition,MBD)进行了深入研究,形成了完整的MBD设计制造标准体系.从2004年开始,波音公司在787客机的设计和制造中全面应用MBD技术,用三维数模完全取代二维图纸,MBD使三维实体模型作为新机研制过程中的唯一依据,有效提升了飞机研制的效率和质量,为企业带来了巨大的效益.伴随着国外飞机在国内转包生产,MBD技术逐渐进入国内航空企业,鉴于国外企业MBD技术的成功应用,国内各主机厂所也开始了MBD技术体系的不断探索.     

基于MBD的零件数字化工艺设计技术

近年来,国内飞机研制已经由三维数模取代二维图纸,采用基于模型定义MBD(Model Based Definition)技术的产品定义模型成为新机研制的唯一制造依据.零件工艺设计也在逐渐采用计算机辅助工艺设计(CAPP)系统.但是对于飞机零件的工艺设计,二维工艺设计不能直接利用全数字化MBD模型,需要手工维护大量3D到2D转换等不增值环节,没有从根本上实现零件MBD模型到零件工艺信息模型的转变[1].     

面向飞机全生命周期的MBD数据管理解决方案探讨

基于模型的定义(Model Based Definition,MBD)技术的应用将工程技术人员从百年来的二维文化中解放出来,给飞机的研制手段和研制过程带来了革命性的变化。通过在三维模型上定义完整的产品定义信息,替换过去依靠二维图样飞机定义方式,使得设计、工艺、工装等参与飞机研制的人员能够在直观、语义信息丰富的三维可视化环境下进行并行研制和沟通交流,有助于促进飞机研制周期的缩短和产品质量的提高。     

先进技术手段在大飞机设计中的应用及展望

在大飞机研制中,应用MBD技术带来了飞机研制方法和模式的变革;基于模块的关联设计技术提高了多专业的设计并行能力;虚拟设计技术、快速建模技术和基于Catia的二次开发工具包的应用,提高了设计的效率和质量。这些数字化技术促进了飞机研制模式的变革和流程不断优化,使信息化管理水平不断提升。     

基于MBD的数控加工工艺设计系统

MBD模型作为制造过程中唯一依据逐步成为航空制造业的发展趋势,并已应用到CAD/CAM中。但MBD技术尚未在CAPP中展开应用,导致MBD数据集在CAD/CAPP/CAM的集成设计制造过程中无法连续传递。针对航空数控加工需求,建立了基于图层的数控加工MBD工艺模型,提出了基于MBD的数控工艺设计流程,并设计开发了基于MBD的数控加工CAPP系统,实现了UG平台上集成设计制造的MBD应用。     

MBD技术在航空发动机设计中的应用

为解决MBD技术在航空发动机设计应用中的标准规范不统一和标注信息管理等问题,结合行业特点,制订了独特的通用+典型零部件MBD行业标准,同时,考虑到知识信息表达和多领域应用,提出了基于视图的标注信息(Definition Based Model Views-DBMV)管理方法,使得3维MBD模型成为惟一有效的知识信息数据源贯穿应用于产品的全生命周期,成功将MBD技术工程化应用于航空发动机结构设计中。     

基于MBD的框类组件数字化制造方法应用

大型框类组件的制造采用数字化制造方法具有很大优越性,本文论述了将MBD技术应用于框类组件的数字化制造中的方法,给出了框类组件的数字化协调路线以及MBD环境下的数字标工建立方法及应用方法,对提高大型框类组件的制造技术水平并显著缩短制造周期具有重要现实意义。     

简化尺寸标注的MBD 设计方法研究与实践

应用MBD技术进行结构复杂产品及大型装配件设计时,由于标注信息量过大易产生"刺猬"现象而影响信息快速准确地表达和提取。为解决这一问题,提出了简化尺寸标注的MBD设计方法,通过简化MBD标注信息能够建立可快速读取的MBD 3维模型。将新方法应用于某型发动机机匣的设计。研究结果表明:采用简化尺寸标注的MBD方法可大幅减少设计的工作量,提高设计的效率和质量,验证了该方法的可行性和可靠性。     

基于模块的飞机消耗式三维工艺设计技术研究

随着MBD技术的发展,三维工艺设计技术逐步代替传统的二维工艺设计。结合国内外飞机研制过程中三维工艺设计技术发展现状,立足国内飞机研制实际情况,介绍了基于模块的产品数据管理方式及消耗式三维工艺设计技术原理,阐明了基于模块化的消耗式三维工艺设计管理思路和实施过程,并对应用效果进行总结。     

民机主制造商对MBD软件供应商工程监控过程研究

基于模型的软件开发技术(Model-Based Development,简称MBD)具有可视化建模与仿真、自动生成符合适航要求的代码等特点,已在民用飞机机载设备研发领域被逐渐推广应用。越来越多使用MBD技术开发的机载软件的涌现,给民机机载软件适航符合性工作带来了前所未有的挑战。为解决这一问题,美国航空无线电技术委员会于2011年底发布了DO-178C作为民用航空界认可的机载软件符合性方法,并在此基础上发布了DO-331作为专门针对机载软件MBD技术的适航符合性要求的补充说明。通过对DO-178C和DO-331标准中MBD软件适用目标的研究,结合工程实践,总结归纳了一套民用飞机主制造商对MBD软件供应商的软件研发过程管控要求,用于在向适航当局表明符合性时提高适航置信度,以期对主制造商和供应商在处理MBD软件方面提供参考。     

基于MBD技术检验规程在飞机数字化装配中的应用

针对基于MBD技术的飞机数字化装配技术的大量应用,分析了传统检验模式在MBD技术环境中存在的问题和不足,提出基于MBD技术的检验规程,结合实际工作探讨了基于MBD技术编制检验规程的方法,并给出了解决其关键技术问题的方法。     

基于模型定义的数据组织与系统实现

基于模型的定义技术是一种新的产品定义技术,它以三维产品模型为基础,集成了三维空间尺寸公差标注和制造要求标注在内的特征信息,并作为设计生产过程中的唯一依据.结合国际先进航空企业的应用基于模型的定义技术的成功经验,总结了基于模型定义技术数据信息的组织与管理及其系统的实现,以及开发工程注释信息的管理系统.     

大型飞机复合材料双曲面组件的装配

阐述了产品生产中,通过可预见性的模型计算与数字拟合装配、气动外缘公差尺寸链的分析,制定零件公差状态、调整工装设计补偿量、进行数字化工程数据控制,进而在装配过程中采用多种数字化手段:如激光跟踪仪的使用,CATIA的现场数字拟合产品零件最优装配等,进行数字装配时的工艺补偿.此种装配方案能够减少或避免干涉,确保按规范要求顺利完成复合材料结构件的装配;降低了组件的超差率,从而节省产品的生产成本;减少了装配过程中的误差累积,能够把产品的气动外形控制在设计要求公差的十分之一.     

面向重用的MBD模型本体知识库构建技术研究

航空领域产生的大量历史MBD模型数据,具有很高的重用价值。构建规范化的模型存储数据结构是模型重用中需要解决的首要问题,研究了MBD模型数据的组织形式,以本体技术作为模型类型划分和属性信息的知识表示方法,设计了一种集合几何信息与非几何信息的本体数据结构。基于该数据形式将历史模型数据存储为结构化的本体知识库,通过模型关键信息检索试验验证了该技术的可行性,为海量模型数据重用奠定基础。