数字化技术和航空制造.pdfVIP

数字化技术与航空制造 西飞工艺处邱建平郭双文 [摘要】基于电子样机的数字化制造技术是近年来出现的先进制造技术之一，是飞机制 造企业以产品数字量为基础的一种新的制造协调手段，本文介绍了它的含义、作用及国内 航空制造的具体应用。 主题词数字化技术，数字量，模拟量 制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是国民经济的支柱产业，它一方面创造 价值，生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部f1包括国防和科学技术的进 步与发展提供先进的手段和装备。 数字化技术是以数字电子计算机硬软件、周边设备，协议和网络为基础的信息离散化 表述、定量、感知、传递、存贮、处理、控制、联网的集成技术。其用于制造业可包括数 字化制造技术与数字化产品两部分．将数字化技术用于支持产品全生命周期的制造活动和 企业的全局优化运作就是数字化制造技术；将数字化技术注入工业产品就形成了数字化产 品。 国外一些知名的飞机及汽车制造企业，均在研究和实施全数字化设计制造技术及基于 数字化技术的并行工程模式以缩短飞机设计制造周期，降低设计制造成本，提高产品质量。 波音公司采用该技术，通过100％三维产品数字化定义，100％三维数字化预装配，使工程设 计水平得到了巨大的提高，大幅度降低了干涉、配合、安装等问题带来的设计更改，使产 品开发周期缩短了40％一60％；使制造成本降低309一40％，波音公司所取得的辉煌成功，向 人们全面展示全数字化设计制造技术的巨大潜力和优越性．空客公司在空中客车研制中改 变了过去传统产品的研制方法，采用全数字化设计制造技术，把空中客车试制周期从4年 缩短为2．5年，不仅提前投放市场，而且显著降低了研制费用及生产成本，大大增强了全 球竞争能力。目前，在大型复杂装备研制中，采用数字化技术，实现数字化设计制造一体 化已成为飞机研制的发展趋势． 长期以来，我国航空飞机制造中一直使用模线样板一标准样件的模拟量尺寸传递方法， 产品设计周期长，制造工艺落后，因而造成飞机制造周期长、成本高以及质量问题多，阻 碍着飞机制造技术的发展．数控技术和CAD技术的出现，使飞机制造技术发生了根本性的 变革。 飞机制造采用数字化技术，突出的优点表现在以下几个方面： 1 建立电子样机与数字化预装配 以前，当一个设计组经过研究定出飞机的完整外形以及其他初步设想后，工程设计人 员为了能够正确地调配和使用机内地空间，如：座椅及货柜的安装，驾驶舱内的设计，机 身内的管道、电线及缆索的安装等，就需要建造实物模型．这势妊影响飞机的整个研制周 期，增加研制成本． 随着电子技术的发展，工程设计部门负责对每个零件进行三雏数字建模，接着进行数 字化预装配，即建立数字样机也可以称之为电子样件．数字化预装配是一个过程。它利用 很多有关计算机模型的文件，其中包括零部件的布置、装配和模型安装．当设计人员、系 统分析人员、工艺计划人员以及工艺装备设计人员需要时，既可以把这些模型组合起来， 在计算机上完成飞机的装配模拟工作．对所有零部件都构造成三维实体模型，用来检查设 计集成的各种状态、干涉和界面对接情况．整架飞机的所有干涉情况可以标识出来，并在 预装配过程中解决干涉问题。 飞机零件的数字化产品定义即零件的三维建模．通过飞机零件的三维实体建模，可以 方便地通过在计算机上进行预装配来检查零件地干涉和配合不协调情况；可准确地进行重 量、平衡和应力分析；零件几何地可视化便于设计和制造人员从美学方面理解零件的构造； 很容易从实体模型提取它的截面图，便于数控加工的程序设计，产品的三维分解图也很容 易建立起来；利用CAD数据可方便地生成技术出版资料。 2互换协调方法的改变 制造工作的本质就是如何使产品的设计几何形状和尺寸，通过生产过程正确无误地传 递到最后的产品上。传统的模拟量传递：模线一样板一量规一标准样件一零件成型模具与 装配型架，这种协调方法的特点是立主体移形，属联系制造方法。各控静j截面和接头的至 间位置由样件保证，不受坐标系统的影响，提高了协调准确度。但这种协调方法存在很多 缺点，工艺装备的制造须严格按协调路线规定的先后次序进行，平行作业受到很大的限制； 在模线、样板、标准样件和生产工艺装备制造中，手工劳动量占很大比重，生产准备周期 很长，制造费用很大；尺寸传递过程的环节多、路线长，每个环节的移形误差大，难以提 高产品的制造准确度。 而数字量传递是以飞机外形的数学模型为基础，以电子计算机和数控技术为中。手段， 以数字化