基于mbd的飛機結(jié)構(gòu)件建模及數(shù)據(jù)管理技術(shù)

1、第 1 章 緒論1第 1 章 緒論1.1 研究背景與意義1.1.1 研究背景近年來,特別是進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來，數(shù)字化技術(shù)在全世界制造企業(yè)，尤其是在大型飛機制造企業(yè)中的地位越來越得到重視，已經(jīng)成為一個企業(yè)能否戰(zhàn)勝同等地位企業(yè)的重要標(biāo)志。數(shù)字化研制是一場由里到外、由舊到新的全新生產(chǎn)方式的變革，它推動著管理體制、組織體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計方法、生產(chǎn)運作、思維方式及工作方式的根本改變[1]。但是在我國飛機制造企業(yè)中采用串行的設(shè)計制造

2、流程，國外先進(jìn)的數(shù)字化協(xié)同研制優(yōu)勢在我國難以有效發(fā)揮[2]。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，航空結(jié)構(gòu)件日趨大型化、復(fù)雜化，如圖 1.1 所示。飛機結(jié)構(gòu)件是飛機的主體框架，是其它零部件及設(shè)備的載體，是飛機設(shè)計過程中的主要部分。飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計的質(zhì)量和效率直接影響到飛機設(shè)計乃至制造過程。飛機結(jié)構(gòu)類零件數(shù)量巨大、形狀復(fù)雜，從飛機誕生以來的很長的一段時間，它們的設(shè)計制造方式都使用純?nèi)斯さ姆绞?，這種方式不僅需要大量的人力物力，而且設(shè)計效率低下，工作量大，返工率

3、高，對飛機的生成效率產(chǎn)生了重大的阻礙，成為飛機設(shè)計制造的頸瓶。如何快速、高效地完成結(jié)構(gòu)件的數(shù)字化定義和數(shù)控加工，成為飛機數(shù)字化產(chǎn)品定義和制造所要解決的主要問題[3]。第 1 章 緒論3對飛機典型結(jié)構(gòu)件設(shè)計，其研究成果同樣適應(yīng)于其他產(chǎn)品零件。研究基于 MBD的設(shè)計制造技術(shù)對提高飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計質(zhì)量、數(shù)控加工效率、縮短飛機研制周期具有重大意義。1.1.2 研究意義與一般的機械零件相比，飛機零部件具有零件種類多，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高等特點，

4、三維參數(shù)化復(fù)雜程度高，但是由于沒有圖紙定義產(chǎn)品尺寸，實體建模精度的檢驗顯得尤為重要。所以當(dāng)前飛機結(jié)構(gòu)件三維模型的建立一直是急需解決的難點，這直接影響到產(chǎn)品的設(shè)計與制造，并導(dǎo)致生產(chǎn)周期過長。為此，需要一種方法既能達(dá)到用企業(yè)和設(shè)計者的愿望，又能滿足用戶的要求，所以提出了基于 MBD 的參數(shù)化建模系統(tǒng)的方法。本課題就是題借助三維設(shè)計軟件 CATIA 與其最先進(jìn)的二次開發(fā)工具 CAA，采用了先進(jìn)的設(shè)計思想和設(shè)計方法以及先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理理念，建立起

5、三維參數(shù)化建模平臺體系結(jié)構(gòu)。從而達(dá)到了快速研制和快速批量生產(chǎn)的目的。總體來講，具有以下意義：（1）避免重復(fù)設(shè)計同一類型的飛機零部件，減少設(shè)計時間；（2）建立模板庫，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部設(shè)計人員對資源的有效共享；（3）大大減少了設(shè)計數(shù)據(jù)的輸入和存儲數(shù)據(jù)的冗余；（4）數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理，可正確、一致并可靠的提供各應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)，避免了由于設(shè)計數(shù)據(jù)輸入有錯而造成的返工現(xiàn)象；（5）設(shè)計數(shù)據(jù)由零件模板數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)一管理，可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，同時加強了

6、數(shù)據(jù)的安全性；（6）提高企業(yè)的設(shè)計生產(chǎn)能力，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高我國航空制造業(yè)的水平，增強國防建設(shè)能力。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀數(shù)字化定義技術(shù)的應(yīng)用正迅速改變著傳統(tǒng)制造業(yè)的工作模式，它經(jīng)歷了從二維到三維模型發(fā)展歷程。數(shù)字化定義技術(shù)的發(fā)展從手工繪圖到二維 CAD 的應(yīng)用，到二維加三維設(shè)計模式，再到三維建模技術(shù)，實現(xiàn)了從平面投影技術(shù)到全三維實體模型數(shù)字樣機以及完整數(shù)字化產(chǎn)品定義的轉(zhuǎn)變。1997 年 1 月 ASME