基于MBD的飞机数字化装配技术探究

邵福杰

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司民机事业部，辽宁沈阳110085）

基于MBD的飞机数字化装配技术探究

邵福杰

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司民机事业部，辽宁沈阳110085）

MBD作为飞机设计制造数字化技术发展的全新阶段，对航空制造行业具有重要作用。基于此，结合MBD的飞机数字化装配技术的应用分析，对于技术的发展提出几点优化建议。

MBD；数字化装配；三维数字化

引言

基于MBD的数字化装配技术是以产品信息模型为对象，通过几何模型阐述工艺信息、权属信息、管理信息等内容，以三维实体模型来表述产品设计定义。结合当前新型研制的飞机制造行业发展现状［1］，飞机装配制造劳动量比列占据整体的40%～50%，装配精确度对航空制造行业的发展具备实际效用，为基于MBD的产品设计技术提供辅助帮助。为保障国内飞机装配工艺设计技术的发展，落实柔性装配、数字化装配等先进技术显得尤为重要，其中自动化柔性制孔技术的应用为装配质量提供了实际依据，有助于我国飞机装配工艺技术的发展。

1 基于MBD的飞机数字化装配技术的应用分析

1.1 数字化装配MBD模型

MBD技术以三维实体模型表达产品定义方式为基本表现形式，在产品尺寸大小、公差变化情况等信息应用较为广泛。基于MBD的飞机数字化装配技术对相关制造行业的涉及形式比较偏向实践化，通过三维实体模型以保障生产制造过程的形式依据，将其作为制造方式辅助条件［2］，可实现工艺设计、属性调查、产品管理等数字化定义方法。从当前飞机装配过程来看，MBD数据模型可利用图形、文字等表达方式，对“物料项”的功能需求进行彰显表象，主要是以装配数据模型和零构件数据模型作为分类标准的，再加上装配零件列表和数据集性构成，深入航空制造业的数字化技术发展领域。基于MBD模型数字化集成应用构造体系的实际发展，“图纸虚化、纸质指令”等三维数字化集成制造发展日益快速，成为飞机装配研制周期的重要判断依据。

1.2 数据集装配MBD技术

在飞机工艺设计过程中，装配数据集对装配程序具备辅助作用，通过组件、部件等安装工作完成实际需要的产品工艺设计模型、程序信息集合等方面管理任务，也是当前“容差分配仿真”的关键保障。基于MBD的飞机数字化装配技术对相关构成体系的应用［3］，通过集成三维实体模型、工艺技术设计体系等方式，为装配数据集及相关内容提供安装、检验依据，其中以“工艺信息、安装列表、工装资源”等方面显示最为明显。在波音公司大型飞机波音747制造过程中，通过数字化装配MBD、阵列式装配方式等基本依据，将飞机机身和壁板定点位置设置为数字化定义方式，由于受到飞机装配构件的数字样机变化形式影响，MBD装配模型对飞机坐标的“参考面、辅助面、空间定位”等几何信息提供辅助作用，这也是“单模型数据集”和“多模型数据集”的关键分布条件。对于国外部分大型飞机制造，定义实体模型是以数字化预装配模型为表现基础的，以便于支持下游用户的实行工作，保障装配构件的实际性作用。

2 优化基于MBD的飞机数字化装配技术的几点建议

2.1 提升测量装配技术

结合MBD技术在航空制造行业的应用现状，数字化装配技术的广泛应用离不开测量监测的发展［4］，在一定程度上提升数字化测量装配技术具有实质性作用。所谓MBD的数字化测量装配技术，即是通过相关检测设备和运行工具对飞机装配构件的面积形状、尺寸大小予以监测［4］，如：电子经纬仪、数字化照相测量设备，按照设计标准试行的特殊装配技术。在飞机装配过程中，利用数字化测量装配技术和相关检测系统，将实际测量数据与MBD模型理论数据统一对比（保障数据的精确度），对不符合要求的进行自动化修改，控制空间装配位置和坐标范围的差异变化。在某飞机装配现场中，通过AO装配指令的标准规划设计，将数字化测量装配技术应用于其中，通过中间协调环节和安装质量等判断依据，在原有基础上缩减产品生产周期和数据采集时间，为工装定检、零件设计等方法提供了更加便捷的条件，将数字化产品定义提升至100%功效，BASE坐标系统检测也发挥了独特优势，是完成实测值的对比分析后的准确度检验。

2.2 应用制孔提取方式

据不完全数据统计，对于飞机装配的实际运行过程，大型飞机构造中约有150～200万个连接件，机械链接为主要施行方式。目前，部分飞机产品模型设计采用CATIA模型文件，通过零件对象、模型文件等形式呈现，提升装配制孔孔位信息提取方式的实际应用效益，可完成产品设计过程中的元素对象整合（几何信息、文本信息），对产品设计元素互联技术也具备一定影响，可供相关产品编程工作重复利用。对于飞机部件装配技术，制孔孔位信息提取方式通过内部深度、面积大小、孔口平滑等情况，利用CATIA相关开发技术进行结点搜索，完成相对应的装配制孔孔位信息，保障MBD技术和不同模型处理应用体系。在产品生产线上游配套中，对”储存、分类、分拣、输送”等业务流程进行整合处理，完成结点设计创建的集中对象管理，以避免零部件装配连接孔位信息的分散性，为MBD装配技术和节选模型提供实际成效。相关学者通过开发工具CAA通过制孔信息提取方式的实际应用，对用户交互界面的装配列表和安装工序进行优化简化处理，对实际装配模型完成手工删除工序，为MBD数字化装配技术提供了关键依据，深入到装配技术的实际应用中。

2.3 增强工艺设计体系

基于MBD三维数字化装配工艺设计过程中，对三维装配指令的监管方式较为严格，并始终连接于飞机设计过程的整体发展中。为此，在制定数字化装配技术的设计方案中，重视工艺设计体系的不同构造阶段，对“装配路径设计、工艺优化模拟程序、制孔设备定位”等相关方面做好装配处理，安排装配内部零构建设计规划，以保障数字化装配仿真自动化系统。在达索公司的DELMIA软件平台开发中，利用三维数字化装配设计系统，通过DPM和DPE为其提供三维可视化操作环境，结合三维装配工艺体系的顶层设计原理，为产品规划设计、装配工艺提供选择路径，将现场制造实际问题发生概率缩减至最小，MBD模型数据的可靠性应用于产品实际制造中，以保障工艺设计和规划处理的可行性，这也是当前三维数字化装配技术的基本表征。

3 结语

在信息技术发展日益快速的今天，二维文字表达的CAPP系统已经无法全面满足相关工艺设计要求，以三维数字化装配工艺设计系统实现可视化，可有效提升装配指令的操作效率。为此，适时发展基于MBD的飞机数字化装配技术，可为我国航空制造业提供实际保障。

［1］陈修强，田卫军，薛红前.飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展［J］.航空制造技术，2016（5）:52-56.

［2］亓江文.基于MBD技术的设计制造并行协同新模式探索与实践［J］.航空制造技术，2016（5）:99-104.

［3］陈艳艳，郭虹，郝永平.基于MBD的装配管理系统的应用研究［J］.成组技术与生产现代化，2016（1）:31-36.

［4］田宪伟.基于MBD的构型管理在飞机研制中研究与应用［J］.航空制造技术，2015（2）:7-11.

（编辑：贾娟）

Based on the MBD Aircraft Digital Assembly Technology

Shao Fujie
（AVIC Shenyang Aircraft Industry（Group）Co.，Ltd.Aircraft Division，Liaoning Shenyang110085）

The MBD as new aircraft design and manufacturing digital technology development stage，plays an important role in aviation manufacturing industry.Based on this，this paper combined with MBD aircraft digital assembly technology application analysis，for its development put forward some Suggestions for optimization，in order to provide the reference for the related units.

MBD；digital assembly；3D digital

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.39

V262.4

A

2095-0748（2016）14-0083-02

2016-06-03

邵福杰（1982—），男，山东莱阳人，本科，毕业于西北工业大学，高级主管工程师，现就职于沈阳飞机工业（集团）有限公司，研究方向：飞机装配。