MBD的飞机数字化装配工艺设计方案及应用.docxVIP

基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用基于模型定义技术使三维模型成为产品设计生产过程中的唯一依据，这一应用必然改变传统的生产模式。文章在基于模型定义技术的背景下，提出了飞机数字化装配工艺设计及应用模式，在该模式下，通过工艺方案设计和详细工艺设计，完成了三维装配指令的构建，从而为装配现场可视化提供了依据。当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅速，三维数字化设计技术得到了广泛的应用。特别是基于模型定义(Model-Based Definition，MBD)技术的实施，使三维模型取代二维图纸成为设计制造的唯一依据。随着MBD技术的深入应用，必然会对工艺规划设计、车间生产应用等产生重大影响，引起数字化制造技术的重大变革，真正开启三维数字化制造时代。本文在MBD技术背景下，对飞机数字化装配工艺设计及应用做一些阐述。1 MBD技术??? 1.1 MBD技术的内涵??? 基于模型的定义(MBD)，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差标注规则和工艺信息表达方法。??? 从狭义上说，MBD就是对数字化模型进行规范化的全三维标注；从广义上说，MBD不仅是对模型进行三维标注，和传统的以工程图为核心授权资料的生产模式相比，以MBD数据集为唯一依据的制造技术带来了生产模式的变革，更有效地增加了数字化技术带来的便利。??? 1.2 MBD技术的意义??? 在MBD的技术体系中，MBD数据集的内容包含设计、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，各职能人员可以在一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。其意义如图1所示。图1 MBD技术的意义2 基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用模式??? MBD技术应用以前，装配工艺设计工作以工程图或工程图纸为主要工作依据。采用MBD技术后，产品结构设计工作的结果是数字状态的三维数模，不再生成纸质形态的工程图纸。因此，对于工艺设计人员、生产装配现场的操作人员与技术人员，他们的工作依据与工作方式也发生了深刻变化。基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用模式如图2所示。图2 基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用模式??? 在该应用体系中，通过建立MBD的数字化定义规范，采用三维建模进行数字化产品定义，建立起满足协调要求的飞机全机级三维数字样机和三维工装模型。工艺人员在MBD的工艺设计规范的指导下，直接依据三维实体模型开展三维工艺设计，改变了以往同时依据二维工程图纸和三维实体模型来设计产品装配工艺和零件加工工艺的做法。依据数字化装配工艺流程，建立起三维数字化装配工艺模型，通过数字化虚拟装配环境对装配工艺过程进行数字化模拟仿真，在工艺工作进行的同时及飞机产品实物装配之前，进行制造工艺活动的虚拟装配验证，确认工艺操作过程准确无误后再将装配工艺授权发放，进行现场使用和实物装配。在数字化装配工艺模拟仿真过程中生成装配操作过程的三维工艺图解和多媒体动画数据，结合装配工艺流程建立起数字化装配工艺数据，为数字化装配工艺现场应用提供依据。3 工艺方案设计??? 3.1 工艺方案设计内容??? 工艺方案设计的工作内容：首先，直接依据MBD三维产品数模进行装配单元划分，构建出EBOM；然后，将EBOM转换为PBOM；最后，在形成的PBOM的基础上，划分出ACC级，再将各个ACC划分出POS单元，并确定每个POS单元的安装定位计划、交付状态、主要工序、协调方法和工装技术条件。??? EBOM称为工程物料表，在装配工艺设计中，EBOM中的数据是飞机装配的数据源。方案设计过程中，首先根据MBD三维产品数模构建出EBOM结构树。然后根据装配方法与装配工艺技术水平，同时考虑工艺方面及生产效率，从制造生产角度将结构按工艺分离面划分，需要对原来设计的结构关系和零组件隶属层次进行一定程度上的调整，将产品结构从EBOM形式调整成装配结构树PBOM，指导后继的工艺设计工作。在形成PBOM的过程中，考虑到工艺方面的因素对原结构进行修改的同时，要使PBOM数据与EBOM中的数据保持一致，这包括不能在原结构中增加和删除零组件、改变所用零件的数量以及改变部件之间的安装关系等。因而调整的方法主要有：增加工艺构型结点、删除工艺构型结点、修改结点描述、移动结点子树等。为了使装配流程平衡和装配节拍协调，在划分ACC时要尽可能使每个ACC的工作量相等。在划分POS时要体现“精益生产”的思想，尽量保证每个POS的工作量相等，一般使每个装配型架上的装配工作都划分成一个POS，同时还要考虑工时定额分配和工人工资计算等问题。??? 3.2 工艺流程的组织??? 在基于MBD的飞机装配工艺设计及应用模式下工艺流程的组织分4个层次：ACC层、POS层、JOB层和STE