MBD技术在航空制造业中的应用

文|　殷志彤

MBD技术在航空制造业中的应用

文|殷志彤

随着21世纪经济与科学技术的不断发展，我国在航天技术方面也取得了突飞猛进的进步，但是在航空制造业中，由于技术等问题的局限，还会存在着一些急需改进的问题，例如在航空发动机的设计上会存在标准规范不一等问题，因此本文主要阐述了MBD技术的具体概念以及分析了在航空制造业中的具体应用，从而在一定程度上使得航空技术的得到了进一步的发展。

对于目前的航空发动机制造与设计来讲，还主要是依靠2D图方式来实现对知识信息的表达和传递，而随着科学技术的不断发展，全方位的3D设计环境已经越来越普遍，与此同时，航空发动机设计工厂的制造方法也在不断的进步，从而使得2D信息表示与3D数字化设计出现不匹配的现象，因此在对发动机的设计上应该围绕3D模型来进行，进而使得整个生产的过程中都采取相同的模式，因此，MBD技术的应用与发展就显得尤为重要。

MBD技术的提出最早由于波音(Boeing)公司所开发出来的，并且实际投入到航空制造业中，在不断的实践中逐渐发展起来，最早应用于这项技术的是波音公司的B737客机，其主要的设计理念是以3D模型为主要的基础，在2D图纸辅助作用下实现知识信息的表达，在整个飞机的设计过程中MBD技术被应用到了生产的各个阶段。随着MBD技术的逐渐成熟以及其具有的明显优点，各个公司也在逐渐开发与应用中，而随着MBD技术应用与研究的日益广泛，其技术发展得已经相当成熟，从而使航空制造业的技术得到了一定的发展，给相关制造业提供了大量的便利条件。

由此可以看出，MBD技术主要是在2D信息表达方式的基础上而逐渐发展的，从而形成了3D数字化模型，取代了2D工程图的应用，使得3D MBD模型应用于产品制造的各个阶段中。

MBD技术应用基本要求

MBD技术的行业标准。由于MBD技术是一项十分复杂的技术，要想将此技术贯穿于产品生产周期的各个阶段，就要对生产周期中的各个角色单位进行一定的统筹，从MBD技术的具体设计到后续的各个制造部门进行合理的应用与实施，再到根据技术的设计理念准确地进行制造、加工与装配等，这一系列的环节都是由不同的部门来完成的，要想将最初MBD的设计理念贯穿于整个应用与生产的各个环节，各个相关的单位之间就要进行密切的沟通与相互的协调。因此，可以让对MBD技术进行设计的设计人员参加对工厂将其工艺方案融人自身技术的环节，从而将MBD设计合理地融到工厂的生产工艺中。除此之外，还需要对各个单位生产的具体任务进行统一的标准，从而实现各个部门制造与设计上的高度统一性，在这里还需要注意的是对于航空制造的发动机产品的制造上来讲具有一定的独特性，那么对于其本身的一些零部件结构形式应该有独特的规范，那么就不适用于现有的通用标准，此时就可以针对发动机结构内部的特点，参照国际上一些相关的标准，以及有机地结合GB/ T24734，进而制定出适用于典型零部件的MBD行业标准。

MBD技术3D模型内容。由于MBD技术是在2D模型的基础上所发展出来的，那么其主要的技术不仅包括原来的2D模型所表示的一切信息，还针对PLM特点，使所有的知识信息进行有机地融合起来，从而形成一个有机的系统。因此，对于3D MBD模型来讲，其本身内部的数据集的核心是3D模型，进而将3D MBD模型贯穿于整个产品的生产周期，从而构成了MBD模型所包含的信息面十分广泛、而且内部的知识信息量十分大的特点。

而3D模型本身主要由实体几何特征、辅助几何特征以及知识信息所组成，其中的知识信息主要是指通过MBD技术来表示尺寸、公差、技术要求等一些具体的知识信息，属性信息主要表达的是不同特征的产品所需要的一些不可见尺寸和注释等具体信息。

MBD技术在设计过程中的具体应用

基于视图的标注信息管理。3D数字化模型实现对产品信息的管理主要是通过图层(Laver)、引用集(component)以及组(Gmup)等方法来实现的，对于模型中的一些具体特征可以通过使用图层的方法，来实现对各种特征信息的分类；而对于相同类型的模型信息就可以通过引用集或组方法来实现对信息的管理，对于模型内部的各种信息进行系统的管理，其主要目的就是使信息表达得更加明确以及在一定程度上对各种信息的查找与阅览带来了较大的方便。

3D MBD模型内的3D标注信息对于整个模型来讲是十分重要的，它本身的功能不仅仅是为了对3D MBD模型内的一些具体信息进行全方面的表达，而且期间所表达的内容还覆盖了对整个模型的设计以及制造等各个细节的信息，因此要对3D标注信息进行合理的管理，以确保对模型内的一些重要信息进行传递。而对于3D 标注信息的管理上，应该主要关注对知识信息的表达以及领域的使用，这是由于MBD模型在整个生产的过程中是唯一的信息载体，在取代了传统的2D图纸后，就要求要对原来2D图纸内设计的信息进行良好的传递，同时还要方便相关设计人员与工艺人员的查看与使用，那么就可以通过基于视图的标注信息(Definition Based Model Views—DBMV)的管理方法来实现对3D标注信息的良好与高效的管理。

标注信息与特征的互联性。在以MBD技术为基础的3D数字化设计可以实现将知识信息与3D模型之间有机地结合，从而使两者成为一个有机的整体。在3D模型中可以对所标注的任何信息进行直观上的反映，从而便于相关人员的查看与使用，同时，通过MBD技术可以形成一种互联机制，通过这种机制可以很好地使得3D模型特征信息与标注信息联系在一起，形成相互关联的状态。因此相关人员在查看3D模型的某一特征时，会有相对应的标注信息来帮助相关人员更好地理解模型的一些相关信息，而在相关人员查看某一标注信息时就会将3D模型中相对应的3D特征直观地表现出来。由此可以看出，MBD技术的主要功能之一在与通过利用3D MBD模型将标注信息和知识特征信息有机地结合在了一起，从而形成一种相互的关联机制。

标注信息的简化。MBD技术应用取代了传统的对信息的表达方式，从而采用了一种全新的知识传递以及表达的方式，在对产品的加工制造上来讲，3D模型是整个制造与加工过程中唯一的数据源，而且其数据源具有十分准确的特点，因此，利用MBD 3D模型可以对模型尺寸进而直观的读取，并且可以自动生成刀位轨迹，进而实现加工程序的自动化，根据MBD技术的这一特点可以在加工的设计过程中，可以无需按照航标要求的一般公差尺寸信息进行一定的标注，通过对一些需要明确的相关信息根据航标公差要求进行详细的3D标注，也可以同样达到确定关键重要尺寸的目的。这种对信息标注的方式大大方便了相关人员对信息进行标注的工作，在节省了大量的人力与物力的基础上，还可以提高对信息进行标注的效率，进而在一定程度上也为产品一些后续的加工、制造环节带来了很大的便利，进而创造了一个很好的生产条件。

总而言之，在航空制造业中，MBD技术贯穿与产品生产的整个生命周期，改变了传统的利用2D图方式来实现对知识信息的表达和传递的方法，将3D模型应用于整个设计与生产的过程，实现了利用MBD技术与3D模型紧密结合的方式来使整个加工、制造环节更加简便化，同时对制造的相关信息也实现了更加直观、更加方便的查阅与了解。因此MBD技术的应用对于航空制造业来讲是十分重要的，也必将会在未来的发展中引起更多相关人士的关注。

中国社会科学院研究生院）

（作者单位：中国电子科技集团公司第十三研究所）