基于MBD產品信息建模

1、.專業(yè)資料.專業(yè)資料.MBD產品信息建?；贛BD的飛機設計制造流程研究1.1MBD研究概述1.1.1研究背景隨著數(shù)字化設計與制造技術在航空制造業(yè)的廣泛應用，特別是三維CAD技術的日益普及，飛機研制模式正在發(fā)生根本性變化，傳統(tǒng)的以數(shù)字量為主、模擬量為輔的協(xié)調工作法開始被全數(shù)字量傳遞的協(xié)調工作法代替，三維數(shù)模已經取代二維圖紙，成為新機研制的唯一制造依據。當前，國外航空制造業(yè)的數(shù)字化技術發(fā)展迅猛，三維產品數(shù)字樣機技術與工藝數(shù)字樣機技術得到了深入應用但在國內產品三維數(shù)字化模型沒有貫穿于整個飛機數(shù)字化制造過程中，二維工程圖紙依然是飛機制造過程的主要依據。因此，在制造過程中往往需要把三維數(shù)字化模型轉化為

2、二維工程圖紙，作為工藝規(guī)劃和指導生產的依據，致使工藝文件的編制也是二維形式。在飛機裝配過程中，由于各種原因，不可避免地要進行工程設計更改，而在二維圖紙作為主要數(shù)據傳遞手段的條件下，任何三維設計的變更，都將帶來繁瑣的二維更新與新數(shù)據發(fā)布。這種方式不僅效率低、周期長，還可能造成數(shù)據的不一致，帶來現(xiàn)場生產錯誤，產品質量難以提高。另外,基于MBD(Model-BasedDefinition)技術的產品定義工作尚處于探索階段，以MBD為核心的數(shù)字化工藝設計和產品制造模式尚不成熟，MBD的設計、制造和管理規(guī)范還有待完善，三維數(shù)字化設計制造一體化集成應用體系尚未貫通。可以看出，我國航空企業(yè)依據產品三維模型來

3、設計工藝數(shù)字樣機技術亟待提高。1.1.2MBD的發(fā)展歷程隨著計算機技術的發(fā)展和三維CAD技術的成熟和普及，數(shù)字化產品定義經歷了二維到三維模型發(fā)展的如下三個階段。傳統(tǒng)2D工程圖二維方式的產品形憂及注釋數(shù)字化定義2D工程圖+30理方式（第T弋產品定義技術）三維方式的詳細形狀及二維圖紙規(guī)則蔚狀和注釋3D模型十簡化標注圖紙（第二代產品定義技術）三維方式的產品形狀二維圖紙的部分形狀和注釋三維形狀與二維注釋之間的數(shù)字連接3D獨立鯉（新一代產品定塗衣工三維方式的產品形狀氐及包含制造特征在內的三維注釋標注圖1.1MBD發(fā)展歷程1997年1月，美國機械工程師協(xié)會發(fā)起關于三維模型標注標準的起草工作，以解決圖紙與信

4、息系統(tǒng)傳輸之間的矛盾。最終于2003年7月被美國機械工程師協(xié)會接納為新標準。ISO組織借鑒ASMEY14.41標準制定了ISO16792標準，為歐洲以及亞洲等國家的用戶提供了支持。在日本，汽車工業(yè)協(xié)會也將以ASMEY14.41標準以及ISO16792標準為藍本，2006年底出臺日本汽車工業(yè)的相關行業(yè)標準。與這些標準相比，2003年頒布的相關國家標準以及2006年的英國軍用標準，在數(shù)字化定義的內容上仍處在三維模型與工程圖共存的狀態(tài)。作為該項技術的發(fā)起者之一，波音公司的787項目推廣使用該項技術，從設計開始，波音公司作為上游企業(yè)，全面在合作伙伴中推行基于模型的數(shù)字化定義技術MBD。該技術將三維制造

5、信息PMI(3DProductManufacturingInformation)與三維設計信息共同定義到產品的三維數(shù)字化模型中，使產品加工、裝配、測量、檢驗等實現(xiàn)高度集成,數(shù)字化技術的應用有了新的跨越式發(fā)展。1.1.3研究現(xiàn)狀在國外，無論是波音還是空客都已經實現(xiàn)了數(shù)字化裝配技術，縮短了飛機研制周期，降低了制造成本。近年來，國外著名航空公司在全機的生產過程中采用MBD技術，體現(xiàn)出產品面向制造與裝配而設計(DFMA)的思想。如波音787，全機的工程信息都是通過MBD定義的，根據產品模型信息進行工藝設計與加工制造，不需要二維圖紙，實現(xiàn)了產品設計(含工藝設計)、工裝設計、零件加工、部件裝配、零部件檢測

6、檢驗的高度集成、協(xié)同和融合，建立了三維數(shù)字化設計制造一體化集成應用體系，開創(chuàng)了飛機數(shù)字化設計制造的嶄新模式，確保了波音787客機的研制周期和質量。在波音公司的先進制造體系中已經不存在裝配大綱AO(AssemblyOutline)，取而代之的為制造計劃MP(ManufacturingPlan)，它是產品開發(fā)過程中高度數(shù)字化和并行化的結果錯誤！未找到引用源。波音公司選用了功能強大的CATIA軟件系統(tǒng)，對全部零件進行三維數(shù)字化設計和數(shù)字化預裝配。同時并行地進行結構的詳細設計、系統(tǒng)安排、分析計算、工藝規(guī)劃和工裝設計等工作,徹底改變傳統(tǒng)用圖紙設計制造的方法。利用達索公司提供的Delmia軟件包，波音公司

7、與其合作伙伴建立了制造工藝仿真環(huán)境，從而在真正實施制造計劃前可進行仿真和確定完善的787制造工藝，有效降低了787實際生產中的錯誤錯誤！未找到引用源。同時應用裝配仿真大大減少了在實際裝配中的干涉情況的出現(xiàn)，優(yōu)化了裝配路線，減少了工作量，避免了由于設計變化造成高昂的返工成本。波音公司已經實現(xiàn)了MBD技術從設計到制造整個流程的應用,主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)在三維模型設計方面,波音公司給出了一套產品MBD數(shù)據集的建模規(guī)范；在工藝設計方面，波音公司根據以前的建模規(guī)范以及經驗創(chuàng)建出完善的裝配工藝設計規(guī)范，通過用工藝設計軟件以及根據自己實際需要開發(fā)出新的系統(tǒng)以實現(xiàn)對工藝規(guī)劃的設計,同時他們已經將Del

8、mia仿真技術應用到實際的裝配過程中去；在工裝關聯(lián)設計方面，波音公司已經可以實現(xiàn)工裝隨產品改變而做相應調整的參數(shù)化設計，這很大程度上緩解了因為模型改變而對工裝設計的影響，大大減少了工作量；知識工程方面，波音公司收集整理飛機設計中經驗知識，創(chuàng)建了內容豐富的知識庫，這些知識對新機設計制造有非常大的意義?？傮w來看，國外數(shù)字化技術的應用不僅從軟、硬件的角度出發(fā)，更重要的是融合生產制造各個環(huán)節(jié)，以產品數(shù)據集為中心，建立起了一套有效的產品數(shù)據結構及產品發(fā)放過程控制機制，實現(xiàn)工藝設計、工裝設計的數(shù)字化。目前我國飛機研制的工藝水平、生產組織模式、管理理念還不能達到國外先進飛機制造企業(yè)的標準。與國外的數(shù)字化裝配

9、水平的主要差距表現(xiàn)在：飛機研制過程一直處于串行模式；只是把數(shù)字化裝配工藝設計技術應用到現(xiàn)有工作和環(huán)節(jié)中，簡單地達到縮短周期和提高效率的目的，還沒有體現(xiàn)出它是一場新技術革命；實際生產中的各種裝配工藝文件(MBOM、TO、AO、FO、MPR)全是通過工藝人員的經驗手工編制的二維形式表現(xiàn)出來的，現(xiàn)場操作人員經過長時間的培訓，才能進行相應的生產，整個裝配生產過程時間很長，嚴重延長了產品的研制周期；缺少數(shù)字化裝配工藝設計軟件，工藝的設計完全取決于工人的技術與經驗，造成工藝設計水平因人而異，沒有一個統(tǒng)一的標準規(guī)范。1.2DSM研究概述1.2.1DSM方法的發(fā)展DSM是由美國學者Steward提出由于分析和

10、規(guī)劃產品研發(fā)過程的工具，具有建模簡單、分析有理，并容易被計算機接受的優(yōu)點。20實際90年代初期EPPINGER等進一步發(fā)展了Steward的DSM,提出了數(shù)字化的設計結構矩陣(NumericDesignStructureMatrix，NDSM)，即將定性描述的依賴量化以表達依賴關系的強弱。國內學者褚春超等采用結構設計矩陣分析工序之間的依賴關系，提出了利用概率依賴結構矩陣來描述工序在執(zhí)行過程中由于不確定因素影響而引起的返工循環(huán)特征性的方法；施國強等利用返工概率設計結構矩陣來描述產品開發(fā)子項目內部任務的串行迭代關系，以及計算由于迭代造成任務工期的增加量對子項目實施周期的影響；唐敦兵等提出了利用關聯(lián)

11、矩陣分析計算模型與設計參數(shù)之間關系和利用設計結構矩陣分析設計活動之間的關系重構設計過程的方法；為降低復雜產品配置任務的耦合程度，減少配置過程的迭代次數(shù)，優(yōu)化產品配置設計過程。裘樂淼等以動態(tài)設計結構矩陣為工具研究了產品配置過程的規(guī)劃技術。41.2.2DSM方法的表現(xiàn)形式DSM是用于分析設計過程及其信息流動的一種方法和工具，它的全稱為設計結構矩陣。設計結構矩陣(DesignStructureMatrix,DSM)是以矩陣的形式，對產品開發(fā)過程建模和進行并行產品設計規(guī)劃。應用DSM表示的串行、并行以及耦合等的開發(fā)模式，如圖1.4所示。任務A并行方式串行方式圖1.4DSM方法表達的活動關聯(lián)形式1.2.

12、3傳統(tǒng)DSM的內涵和局限性設計結構矩陣(本文簡稱DSM矩陣)是以矩陣的形式間接地表達復雜過程中變量間信息依賴關系，對產品開發(fā)過程建模和進行并行產品設計規(guī)劃，DSM方法表達的活動關聯(lián)形式具有如下豐富的內涵4：1）表示與產品部件相關的設計活動及其順序。2）表示活動之間的信息交流及其方向。如在某活動對應的行與某一活動有信息反饋,則將其標識為“X”，表示該行對應的活動需要相應列的信息輸入；類似地,對于某一列,它同其他有信息交互的活動同樣標識“X”，表示它對其他活動的信息輸出。3）對角線以下的“X”標識前饋信息；對角線以上的信息標識表示反饋信息。4）下三角的設計結構矩陣為理想的設計規(guī)劃矩陣，意味著串行的

13、開發(fā)方式不需要反饋信息，但實際的設計經驗告訴我們，這是一種我們追求的目標所體現(xiàn)的理想狀態(tài)。5）對矩陣進行變換處理，首先盡可能減少反饋帶來的設計重復，其次，在不可避免的情況下，盡量將反饋信息與相應的活動接近，從而實現(xiàn)優(yōu)化。DSM用矩陣的形式為并行的產品設計規(guī)劃提供了解決思路，但傳統(tǒng)的DSM具有自身的局限性，正如下述所言：1）傳統(tǒng)DSM建立的矩陣用“X”標識信息依賴關系,或者應用布爾變量標識的“0”和“1”來表示，而任務之間的信息依賴關系強度并非等同，傳統(tǒng)的DSM不能很好地體現(xiàn)這種關系，因此，必須在量化的基礎上進行相應的處理。2）DSM主要應用于并行設計規(guī)劃，通過矩陣轉換最后形成的信息依賴回路，包

14、含多個任務之間的反復。為了加快和保證產品的開發(fā)速度，必須探討如何將其同模塊化設計結合起來考慮和處理。1.3WBS研究概述1.3.1WBS技術的定義WBS（WorkBreakdownStructure）,即項目結構分解,是把項目（目標、任務、工作范圍、合同要求）按照系統(tǒng)原理和要求分解成互相獨立、互相影響、互相聯(lián)系的項目單元，將它們作為項目的計劃、實施、控制和信息傳遞等一系列項目管理工作對象，通過項目管理將所有的項目單元合并成為一個工作整體，以達到綜合的計劃和控制要求。6在項目管理過程中，項目規(guī)劃和控制是非常重要的一個環(huán)節(jié)，良好的項目規(guī)劃能同時對項目進度、質量和投資起到很好的控制作用，失敗的項目規(guī)

15、劃則有可能帶來混亂、失控甚至項目的最終失敗。在項目規(guī)劃的過程中，人們往往會求助于WBS方法進行項目工作內容的分解,此基礎之上再進行資源的分配、進度計劃并估計項目的成本。WBS隨著項目規(guī)模的差異所起的作用不盡相同。小的項目只需要很簡單的WBS結構,結構的劃分基本上是一目了然的,得到的結果容易得到認可。項目規(guī)模越大，WBS也越重要，從另外一個角度來講也越難做好。對大型項目而言，確定項目的WBS結構往往不可一蹴而就，需要經過多次反饋、修正，最后才。能得到一個項目各方都能接受的WBS結構。1.3.2創(chuàng)建WBS的過程和原則從創(chuàng)建過程來看,工作分解結構（WBS）是根據樹形圖將一個功能實體（項目）先分解為子

16、項目，再逐級分解成若干個相對獨立的工作單元，并確定每個工作單元的任務及其從屬的工作（或稱之為活動），以便更有效地組織項目的進行。一般來講，創(chuàng)建和制定WBS的過程可按照以下步驟進行：1）得到項目章程、工作范圍說明書或合同。2）召集項目有關人員，集體討論所有主要項目工作，確定項目工作分解的方式。3）分解項目工作。如果有現(xiàn)成的樣板，應該盡量使用。4）畫出WBS的層次結構圖。WBS較高層次上的一些工作可以定義為子項目和子生命周期階段。5）將主要項目可交付成果細分為更小的、易于管理的組或工作包。工作包必須詳細到可以對該工作包進行估算（成本和歷時）、安排進度、做出預算、分配負責人員或組織單位。6）驗證上述

17、分解的正確性。如果發(fā)現(xiàn)較低層次的項沒有必要，則修改組成成分。7）如有必要，建立一套編號系統(tǒng)。8）隨著其他計劃活動的進行,不斷地對WBS更新或修正,直到覆蓋所有工作。WBS分解的實際過程就是按照可控制的原則對整個項目工作進行不斷的分解，直到可以充分控制項目的進度、成本和質量。WBS分解操作中的難度主要表現(xiàn)在，要充分掌握分解工作的“度”，即不能將工作分解的過分細致，也不能將工作分解的過分粗，以至于難于控制。因此，WBS分解應遵循一定的原則和要求，它們分別是：1）某項任務應該在WBS中的一個地方且只應該在WBS中的一個地方出現(xiàn)。2)WBS中某項任務的內容是其下所有WBS項的總和。3)一個WBS項只能

18、由一個人負責、即使許多人都可能在其上工作，也只能一個負責，其他人只能是參與者。4)WBS必須與實際工作中的執(zhí)行方式一致。5)每個WBS項都必須文檔化，以確保準確理解已包括和未包括的工作范圍。WBS必須在根據范圍說明書正常維護項目工作內容的同時，也能適應無法避免的變更。I2基于MBD的飛機設計制造流程分析2.1傳統(tǒng)飛機設計制造流程傳統(tǒng)的飛機產品開發(fā)過程是按階段順序進行的，對一個新產品的開發(fā)大多采用“過墻式”的序列化設計開發(fā)過程，從產品設計到工藝設計、加工制造、銷售及售后服務。各部門人員按自己的需要工作，很少考慮其他部門的需求。這種序列化的設計制造過程不能在設計的早期反映產品在整個生命周期內的各種

19、需求，使所設計的產品存在很多缺陷，導致對方案的反復修改，甚至返工，延長了產品設計制造周期。長期以來飛機研制企業(yè)沿用的是串行產品開發(fā)模式。如下圖所示。在這種開發(fā)模式下，與產品相關的信息主體上只能實現(xiàn)單向傳遞產品下游開發(fā)環(huán)節(jié)的信息反饋常常是大跨度的。容易造成大返工。同時由于沒有對飛機產品開發(fā)過程進行統(tǒng)一管理，所以開發(fā)活動難以做到一致性和規(guī)范化從而引發(fā)出過程反復過程銜接不順等問題，導致不必要地延長產品開發(fā)周期。力Att計-裝配工藝模型劃分部件I劃分工位，提出總裝型架等規(guī)劃大體的資源結構I工藝專業(yè)資料概念I設計產品MBD模型2.2基于MBD的飛機設計制造流程在MBD產品發(fā)放以后，工藝模型經過數(shù)據接口導

20、入到數(shù)字化協(xié)同應用平臺中，工藝人員依據裝配工藝結構模板，通過人機交互方式進行裝配工藝規(guī)劃與仿真，最后匯總為各類裝配工藝數(shù)據集，并將其儲存的數(shù)字化表達方法。整個裝配工藝模型建立的過程如圖2.1所示。劃分段件劃分組件并劃分AO，提出劃分站位，提出資源需求等上傳設計好上傳型架等模型裝設計部門工裝等資源設計圖2.1裝配工藝模型設計過程建立裝配工藝模型的主要工作是在數(shù)字化協(xié)同應用平臺下進行裝配工藝規(guī)劃與仿真。工藝人員直接依據產品MBD模型完成工藝方案的制定、裝配單元的換分、裝配順序的設計及詳細工藝信息的輸入，并產生PPR（Product、Process、Resource,產品、工藝、資源）數(shù)據集，該過程

21、也可以稱為可視化裝配工藝規(guī)劃過程。在工藝規(guī)劃完成以后，通過裝配模擬仿真，確定出合理的裝配工藝，在不同的工藝規(guī)劃階段，工藝仿真的內容不同。基于MBD的裝配工藝規(guī)劃技術將從根本上改變飛機裝配流程，從并行設計、企業(yè)級異地辦公協(xié)同等角度對飛機裝配工藝結構模板的定制，工藝規(guī)劃過程、工藝信息的輸入、工藝仿真等提出全新的要求。2.2.1數(shù)字化協(xié)同應用平臺的搭建MBD技術的應用是建立在產品三維模型基礎上的，裝配工藝規(guī)劃與仿真、工藝文件的生成與更改都是在三維環(huán)境中進行的，各種數(shù)據基于網絡進行傳遞.專業(yè)資料.結合國內外主要航空制造企業(yè)在軟件配置方面的經驗及實際情況的具體需求，初步搭建了基于MBD的裝配工藝規(guī)劃與仿

22、真的平臺,各個軟件是通過PPRHub作為數(shù)據集來管理的，確保單一產品數(shù)據源下實現(xiàn)裝配工藝規(guī)劃、裝配仿真、三維工藝規(guī)程的輸出，如圖2.2所示。圖2.2基于MBD的裝配工藝規(guī)劃與仿真平臺2.2.2PPR模型為了把飛機研制過程中將產品設計部門、工藝設計部門、加工部門等進行有效的管理以實現(xiàn)MBD技術,達索公司提出了PPR模型。PPR模型由相互聯(lián)系的Product（產品MBD模型）、Process（產品工藝模型）、Resource（制造資源）組成,通過統(tǒng)一的數(shù)據庫進行有效管理,如圖2.3所示。PPR模型中的數(shù)據是樹形分層結構的，這與飛機制造業(yè)中產品的裝配層次關系和裝配工藝層次劃分（工位、站位、工序）的關

23、系相吻合。.專業(yè)資料.專業(yè)資料.圖2.3基于PPR的數(shù)字化工藝設計解決方案2.2.3裝配工藝結構模板定制每個航空企業(yè)都有多個制造項目，每個項目都具有自己的數(shù)據結構樹，結構樹上數(shù)據類型的層次關系、屬性信息由PTS（PlanTypeSet,規(guī)劃類型設置）決定。PTS為用戶在工藝規(guī)劃過程中提供友好的界面、滿足使用習慣、約束用戶在工藝設計過程中遵循一定的規(guī)范形式。用于指導裝配工藝規(guī)劃的PTS叫做裝配工藝結構模板（以下稱工藝模板）。它決定了PPR樹（類似于文件夾和文件）的結構層次、顯示方式、數(shù)據類型的屬性信息。一種數(shù)據類型對應一個結點，如產品下有數(shù)據類型：部件、段件、組件、零件等；工藝下有數(shù)據類型：工位

24、、站位、AO、工序等；資源下有數(shù)據類型：工廠、車間、工位、工裝、工藝規(guī)范、工具等。由于DPE默認的PTS具有通用性、廣泛性，沒有針對性，而且默認的PTS結構繁瑣復雜，各節(jié)點的屬性較多，涵蓋各種工業(yè)產品的設計及制造屬性，容易混淆。另外，飛機產品結構復雜及不同企業(yè)在技術標準方面、數(shù)據管理方面的差異，有必要在某產品裝配工藝規(guī)劃之前定制其裝配工藝模板。工藝模板的定制是一個繁雜的過程，需要定制人員有一定的工藝知識、工程經驗還要知道上游CAD產品的設計過程。后續(xù)的提取屬性、DPM仿真、生成工藝文件等工作的好壞都要依賴于模板定制的準確性、完善性。產品模板定制大部分產品都有其上、下級工程組件，在整個飛機產品中

25、都有對應的裝配層次關系。產品模板是根據飛機產品零部件的劃分及其裝配層次的梯度，在DPE中設計的用來快速指導上游CAD產品裝配結構劃分的規(guī)范形式。產品模板定制的好壞決定后續(xù)產品結構劃分及工藝分離面劃分的好壞。產品模板的定制過程如圖2.4所示。-ProductAXJ21亡5FiesoceFlantypes+ProcessPlardypes+召M+心+QSr+_JScr+pTem丄V*1FasitnerMftBtiftcliiriiisMjifacturinOrgProduclProductABJ2I+3Ees-ooreePlfijutypestFroeessFlanlypes-凸(FrduetFl

26、inlypeslAsstablySuBAstfmblyB0M七1TcpAssemblyFroductG甑好alMqUsTypeNa?ne-占叱1+弓jKescurceFlaM畑電mt罵ProcessPlasitrpes-自|fopAsemb七jTopA.ssmbXyProductHerIRGOPlanGmihtQHot|.AssemblyRftsureeFlanlyp:Pi*oe*SPlPropelPlwityptsT3TcpssmblyAsseoblySiibAssiably令F“tTopAsstbly3：AsemtlyProcessflantypes-(Pr&duct,Plwtlypt?規(guī)

27、劃數(shù)鋸類型關系圖2.4產品模板的定制工藝模板定制產品設計分離面的劃分與生產中工藝分離面的劃分基本一致。工藝人員可以直接從Product中引用產品結構進行工藝結構劃分，即對整個裝配任務進行單元劃分，從而構建工藝結構樹。本文定制的工藝模板的數(shù)據類型及結構層次如圖2.5所示。-ARJ21二ResourcePlantypes-ProcessPlantypes匝哲AO尸dAndin電3AndOutddOperation巴OrinE匕3ProcessView+電3TopProcess-StandPosition卻AO3SUM呼沁E3SubFrociss國企3WorkPosition會SwitchETopP

28、rocess巴3SubProcess-*3WorkPositionStandPosition圖2.5工藝模板的數(shù)據類型及結構層次資源模板定制DPE里的資源是一個廣義的制造資源，是參與裝配過程的所有非產品的實物元素。如：裝配工裝、機床設備、工具量具、人、工藝規(guī)范、工藝知識數(shù)據等等錯誤！未找到引用源。資源模板定制的結構如圖2.6所示。93ABJ21PlmtypesResourceViewOrganiizationalNode數(shù)據類型之-間的關系3Resource-MBuilding+FositionMinufactwingResoiiree&dPlantE藝Building白樂|Position：

29、MaauficturiiigResourceH3ResourceVi超|Plant圖2.6資源模板的數(shù)據類型及結構層次零件屬性設置在DPE中定制零件屬性是為了保持與上游CAD軟件設計的零件屬性相一致,方便對產品進行工藝規(guī)劃，方便通過開發(fā)程序進行的數(shù)據批量傳遞及數(shù)據更新，方便工藝設計人員查看信息，也為數(shù)字化工藝規(guī)程的輸出及更新提供基礎。一個結點的屬性定制是分層次的,先定義屬性頁(Page)再定義屬性組(Group)、屬性項(Attribute)。零件屬性結構及定制結果如圖2.7所示。零件屬性基本信息設計信息裝配信息裝配信息注釋信息加工信息材料名稱材料規(guī)范材料牌號毛料尺寸質量重要件/關鍵件對稱件最

30、終定制結果最終定制結果DBS層次代碼下級工程組件所含數(shù)量工位站位定位方式下級工程組件版權聲明更改說明數(shù)模瀏覽有限壽命零部件聲明來源附注信息表面處理熱處理加工方式特種加工信息無損檢測下級裝配單元圖2.7零件屬性定制屬性設置裝配大綱AO(AssemblyOutline),是指導飛機裝配工藝工作的綱領性文件。其作用是根據產品的特點、企業(yè)的生產組織方式、人力與設備的使用情況，對整個制造過程和企業(yè)資源的綜合優(yōu)化。在DPE中，AO屬性的定制過程類似于零件屬性的定制，如圖2.8所示。AO屬性定制好以后經過校對、審核批準以后，就要固定AO的屬性項，方便這些屬性信息從產品MBD數(shù)據集中獲取。ARJ2I.*And

31、JciCopEiiit&rPa.it*F昨+BaseType：ProetssCniponht(i3te-aft,9)1般毬絆(吐燈詣)站位Ultrib*iteMao2)F-rOy.-1.n-sAOHlAOBDfSCfllPT(ON)ftiTffiE|REVlSIO+lREASON視藝釉蹄IVIEEPRWEW1一戟費田佢ENERALINFORMATION)JffiXlTOOUREaUIAEDjST551A2iOO-OOOIFRONTSf55A200D-Q0a-l1SHELVEWrZiQD-04355XlJ5-OD-04555百lOCnXO-nOt?55百lOCnXO-nOtS追實魚臂55iico

32、tom追實魚臂55iicotor藥毛翼焉甘55XliXr-OD-055退實焉菁S：-i1&5-O5D-057張氏A張氏A1CO-OEJ張敦?:AiooomA55X圖2.13三維AO3基于MBD的飛機產品設計數(shù)據3.1基于MBD的飛機產品設計數(shù)據MBD制造技術體系是一種集成的應用體系，是MBD數(shù)字化定義技術在信息化集成基礎上的創(chuàng)新。MBD體系中,CAD系統(tǒng)借助產品標準管理與標注系統(tǒng)完成工程MBD數(shù)據集的設計工作，并納入PDM系統(tǒng)進行管理，通過CAE、CAM系統(tǒng)實現(xiàn)工芝設計、分析、虛擬制造。而數(shù)字化協(xié)同管理平臺是所有應用系統(tǒng)的集成平臺，實現(xiàn)了工藝工程人員在設計過程中與設計人員的數(shù)據共享。通過數(shù)字化

33、協(xié)同管理平臺到生產現(xiàn)場的管理系統(tǒng),基于MBD的產品數(shù)據和工藝、制造數(shù)據可以最終傳遞到生產和檢驗的現(xiàn)場終端。3.1.1MBD模型建立過程圖3.1在三維CAD模型基礎上建立MBD模型示意圖MBD建模主要依據所設計零部件的三維模型，尤其是幾何信息和非幾何信息，利用相關的建模軟件和編程語言生成該模型的圖形顯示。進而對其進行多方面操作。首先,在獲取產品的相關設計制造信息的基礎上,得到其MBD模型的幾何信息（指產品幾何形狀信息，即數(shù)據集中的產品三維模型）和補充信息（包括尺寸和公差的標注、表面粗糙度、表面處理方法、熱處理方法、材質、潤滑油涂刷范圍與顏色、要求符合的規(guī)格與標準等）的表達方式，如圖3.1所示。此

34、外，利用程序進行三維CAD軟件的二次開發(fā)，使得建立的MBD模型能夠通過二次開發(fā)所建立的人機交互界面進行模型的更新，并且能夠顯示出模型的幾何信息和補充信息。3.1.2MBD模型數(shù)據協(xié)同產品設計過程中，為了保證各類數(shù)據的準確性及協(xié)調性，必須在協(xié)同設計工作過程中保證產品全生命周期集成開發(fā)團隊（簡稱LCPT）組成員之間的信息交流與協(xié)調溝通,使LCPT每位成員在自己的工作成果數(shù)據中考慮并滿足其它人的信息需求。在協(xié)同設計過程中，LCPT組成員之間需要協(xié)調的信息主要有結構分離面信息、關鍵特性信息與工裝定位計劃信息。1）結構分離面分設計分離面與工藝分離面設計分離面是由設計人員根據使用功能、維護修理、運輸方便等

35、方面的需要，將產品劃分為許多采用可拆卸連接的部件、段件和組件形成的；而工藝分離面是由工藝人員為了生產的需要將其劃分為許多較小而簡單的、采用不可拆卸連接的板件和組件形成的。工藝分離面的合理劃分具有重要意義。通過合理的劃分工藝分離面，可提高裝配工作的開敞性，可以達到改善裝配工作效率，縮短裝配周期，并提高產品的裝配質量。同時，由于增加了平行裝配工作面，為提高裝配工作的機械化和自動化程度創(chuàng)造了條件。在數(shù)字化技術條件下，產品結構的設計與工藝分離面通過產品數(shù)據管理平臺PDM來表達和實現(xiàn)。結構設計人員從結構功能角度劃分出設計分離面,并把產品結構數(shù)據組織成EBOM形式；而工藝人員從生產角度劃分工藝分離面，并將

36、產品結構從EBOM形式調整成PBOM，指導后繼的工藝與工裝設計工作。2）關鍵特性信息關鍵特性是材料、零部件或制造過程的特征，它們的變化對產品的互換協(xié)調要求影響最大，進而影響到產品結構配合、性能、服務壽命或可制造性等。它的應用使得產品質量的控制從以檢驗為基礎的質量控制體系轉變?yōu)轭A防為基礎的質量控制體系。在一個產品的眾多協(xié)調特征中做出選擇是十分困難的。選擇和定義關鍵特性一般根據經驗，包括兩方面：一是依據關鍵特性概念及經驗常識定義關鍵特性；二是依據歷史數(shù)據資源定義關鍵特性。為了保證高一級的關鍵特性如總體設計階段給出的頂級關鍵特性，必須將這些關鍵特性沿產品信息樹（或產品結構樹）向下逐級傳遞分解，直到分

37、解到零件級，形成樹形結構關鍵特性樹。如果高一級的關鍵特性出現(xiàn)了波動過大的情況，其原因往往可追溯到低層零部件的波動上，直至關鍵過程參數(shù)。因此，上一層產品的關鍵特性應分解傳遞到下一層產品的關鍵特性上，以使制造者能追溯波動源。當零件級關鍵特性繼續(xù)向下分解傳遞時，可繼續(xù)找出對關鍵特性有較大影響的制造工藝參數(shù)。3）工裝定位計劃飛機裝配過程的主要特點是為保證其形狀和尺寸的協(xié)調準確度要求，必須用大量體現(xiàn)零件尺寸和形狀的專用裝配工藝裝備來定位零部件空間位置并保證其形狀。工裝設計人員設計裝配工藝裝備時，不僅需要關于由工程設計人員設計的裝配對象的幾何形狀與尺寸信息，而且還要關于由制造工藝技術人員制定的裝配對象的裝

38、配過程及其零部件的具體定位方法，即工裝定位計劃TIP(ToolIndexPlan)。在產品協(xié)同設計過程中,裝配工裝定位計劃是在產品結構初步設計階段,由LCPT組根據裝配工作需要組織產品裝配工藝結構樹并制定出主要裝配工藝流程后，進一步提出對裝配工藝裝備的需求及工裝定位計劃。工裝定位計劃制定的依據是產品結構構型，并在其中詳細說明裝配結構件的定位基準與定位方法，包括結構件基準面、裝配配合表面、空間交點孔位、裝配孔位置以及重要輪廓外緣等。3.2基于MBD的模型數(shù)據表達生動直觀是MBD的一大特點，MBD模型不是單純的三維模型，具有強大的表現(xiàn)力，在MBD制造技術體系的應用環(huán)境中,產品設計人員以三維模型為核

39、心集成完整的產品數(shù)字化定義信息。MBD模型包含三維實體模型、標注(包括產品尺寸、工差、工藝處理等)、工程注釋等信息，在后續(xù)的生產環(huán)節(jié)還可添加制造、檢驗等部門的信息，構成更完整的MBD數(shù)據集。另一個特點是產品信息從設計到生產不再使用紙質介質，極大地方便了對數(shù)據的管理，減少了因紙質載體與計算機數(shù)據管理系統(tǒng)脫節(jié)造成的重復性勞動，提高了數(shù)據表達和傳遞的準確性，工人可以借助生產現(xiàn)場終端查詢所需數(shù)據，同時可即時觀看的仿真裝配動畫，指導工人裝配操作，減少手工誤操作。MBD模型強大的非幾何信息描述能力為關鍵特性、定位計劃等協(xié)同信息的描述提供了全新的定義方法。這些協(xié)同信息一般由符號與文字說明信息兩部分組成，傳統(tǒng)

40、只能通過二維工程圖或圖片并結合文字表達,而在MBD模型中將采用標注與屬性聯(lián)合表達的方式。為保證各子任務設計人員在全生命周期中對這些信息的理解一致性，需要制定它們在MBD模型中的統(tǒng)一表達方法與使用規(guī)范。關鍵特性、定位計劃等協(xié)同信息都與零部件的特定結構幾何特征相關。因此，既需要用符號標注的方式標識指出特定的幾何結構特征及信息類別，又要對該標識用文本字符串屬性進行詳細描述說明。符號標注一般采用旗注標識符和包含一個參數(shù)的旗注定義聯(lián)合說明。旗注標識符是用于描述所有零件特征的特殊工程標識符號，一般采用直角五邊形。它被放在適當?shù)臉俗⑵矫嬷?，并用一根導引線指向被描述的關聯(lián)幾何特征。旗注定義是對旗注的文本描述，放在旗注符號中，由信息類別標識與序號兩部分組成。每個旗注都需要進行詳細描述，這些詳細的描述信息放在結構特征樹上的有關結點中，并以旗注定義符號標識。3.3基于MBD的模型數(shù)據管理零件制造模型的建立、傳遞、使用和重用對其管理方法提出了迫切需求。當