MBD技术在航空发动机设计中的应用

基于MBD技术的航空发动机造数字化工艺实施应用本文分析了航空制造企业在开展MBD面临的问题，结合企业数字化工艺应用实际，给出企业基于数字化工艺解决方案以及在航空制造企业成功实施应用。

一、问题的提出MBD是一种以三维模型数据为数据传递依据的全信息模型，来描述几何形状信息、产品制造信息（尺寸、公差、技术要求等）、属性（设计属性、制造属性、分类属性、编码属性等），使三维实体模型数据作为生产制造过程中的唯一依据，实现设计、工艺、制造、检测等应用高度集成。

这一项目的提出直接对现有设计、工艺系统的大变革，由于现行工艺中每道工序都需要配以图形进行说明、标注等，需要工艺人员做大量的图形绘制工作，如何将MBD模型体现在工艺规程上，并且进行工序内容的说明，尺寸的表达等这些都是开展MBD 工艺过程中急需解决的问题。

二、系统解决方案为了解决问题，公司立项开发了基于MBD三维工艺系统，根据三维工艺的特点与要求，基于NX和Teamcenter协同平台，在CAX与IE的基础上，通过开发形成的工艺设计系统，辅助工艺人员完成零件的三维工艺规程的设计。

总体技术方案见图1。

图1 工艺系统总体技术方案三、系统实施应用1）设计数据浏览工艺技术人员通过Teamcenter可视化浏览器查看MBD设计数据，或通过NX查看产品设计模型，通过旋转、缩放、剖切、测量等功能查看模型信息，通过选择PMI视图可以查看在各视图中标注的尺寸公差信息，进行制造BOM构建、流水分工、开始工艺设计。

2）工艺结构建立在Teamcenter Manufacturing中建立工艺BOM，见图2。

每个零组件对应一个总工艺节点，在总工艺下建立零件所需要的工艺对象，比如毛坯工艺、机加工艺、数控工艺等，在工艺中建立工序，在工序下添加设备、工装、辅料等物料对象。

工艺与工厂结构中的车间（或分厂）关联，工序与车间的工作中心（工位）关联。

图2 Teamcenter Manufacturing中的工艺BOM3）工序模型建立在Teamcenter的工艺、工序对象上创建NX 数据集，如图3，进入NX中通过WAVE Link 功能关联引用设计模型或其它工序模型，通过NX 同步建模功能对模型直接修改，比如增加加工余量、删除加工孔、槽等，方便快捷地建立工序模型。

MBD技术在国内外航空制造业的应用对比浅析随着全球航空产业技术的不断提升，飞机制造技术正向全数字化的设计、制造、试验一体化的方向发展，我国航空制造企业正面临着前所未有的挑战。

数字化协同设计制造技术是我国航空产业试图变革的关键技术之一，文章比较了飞机研制过程中的MBD（Model Based Definition，基于模型定义）技术在国内外航空企业数字化协同制造中的发展及应用，指出了国内航空企业实施该技术过程中存在的问题。

标签：数字化技术；MBD；航空制造基于模型定义（MBD），也被称为数字化产品定义（DPD，Digital Product Definition），是用一个集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息的方法，其核心概念体现在三维的产品模型是传递所有产品细节信息的最适合的媒介。

飞机产品制造数字化过程的实质是对产品进行数字化建模定义、从上游到下游的数据传递、延拓和处理的过程。

飞机产品的最终形成可以看作是设计数据到制造工艺的物质体现。

三维模型包含了二维图纸所不具备的详细形状信息，而仅靠三维模型，往往难以进行产品生产和检验，也就是说，三维模型中没有以让技术人员立刻明白的方式，将生产技术、模具设计与生产、部件加工、部件与产品检验等添加进来。

MBD正是实现产品数字化定义的技术手段，使三维模型作为生产制造过程中的唯一数据源，即用三维数字化定义工具定义出能够为下游各应用环节所使用的准确、完整、规范和有效的产品信息，改变了以工程图纸为主三维实体模型为辅的传统方法，是转变产品研制体系的技术基础，更是实现产品数字化的必要手段。

2 国外发达航空企业MBD技术的应用现状在国外，发达航空企业飞机制造技术的发展已发生本质的变化，波音、空客和洛·马公司都已经实现了数字化装配，在飞机制造数字化技术应用领域取得了巨大成功。

波音公司于2003年制定MBD应用标准规范与此同时开发相应的应用软件（把CAD软件CATIA嵌入产品数据管理软件LCA中），并与Delmia集成，立即应用于波音787新型客机的研制过程中，全面采用了MBD技术，以三维实体模型作为唯一的制造依据标准，建立了从产品数字化定义到数字化制造检测装配的一体化集成模式，缩短了研制周期并取得重大成功。

MBD 技术在航空发动机设计中的应用摘要：为解决MBD技术在航空发动机设计应用中的标准规范不统一和标注信息管理等问题，结合行业特点，制订了独特的通用+典型零部件 MBD 行业标准,同时,考虑到知识信息表达和多领域应用,提出了基于视图的标注信息(Definition Based ModelViews—DBMV)管理方法，使得3维MBD模型成为惟一有效的知识信息数据源贯穿应用于产品的全生命周期，成功将MBD技术工程化应用于航空发动机结构设计中。

关键词：模型定义技术；结构设计；知识表达；视图；信息管理；航空发动机1概述模线样板是飞机从设计到制造之间的桥梁,是飞机制造过程中保证各类零、组、部件尺寸协调的主要手段。

CAD技术的发展,使得产品设计和模线设计正在逐步靠近,模线设计已可直接调用产品的图形信息。

解决装配过程中的协调互换问题的其中一方面，就是提高模线样板的设计水平，使其更好的辅助生产。

随着飞机数字化设计技术的发展，在新机研制中不断浮现新方法和新技术，无图设计已经在新机研制中崭露头角，直接依据三维数学模型开展工艺设计，指导装配生产，完美地改善了协调互换性能，是未来飞机研制生产的趋势目前研制的新机型大多采用MBD(Modle Based Definition)技术，即基于模型的工程定义、是一个集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它以参数形式涵盖了产品尺寸、材料、设计信息、公差及其他信息。

MBD技术的生产预示着飞机无图时代的开始。

基于MBD技术的飞机装配生产协调问题，是研制生产部门需要重点考虑的问题。

如何发展模线样板设计，以适应无图设计的主流趋势，使模线样板更完美地实现飞机生产装配过程中的协调互换,是作为模线样板设计者面临的一道新课题。

模线设计是样板设计的第一步,是直接将三维数学模型转换成二维图纸的重要手段，是样板设计成功与否的关键。

MBD技术下，不仅在一个模型中体现单一零件的生产信息，还可以在一个模型中体现飞机组件的装配信息。

MBD技术在航空制造业中的应用作者：殷志彤来源：《环球市场信息导报》2015年第11期随着21世纪经济与科学技术的不断发展，我国在航天技术方面也取得了突飞猛进的进步，但是在航空制造业中，由于技术等问题的局限，还会存在着一些急需改进的问题，例如在航空发动机的设计上会存在标准规范不一等问题，因此本文主要阐述了MBD技术的具体概念以及分析了在航空制造业中的具体应用，从而在一定程度上使得航空技术的得到了进一步的发展。

对于目前的航空发动机制造与设计来讲，还主要是依靠2D图方式来实现对知识信息的表达和传递，而随着科学技术的不断发展，全方位的3D设计环境已经越来越普遍，与此同时，航空发动机设计工厂的制造方法也在不断的进步，从而使得2D信息表示与3D数字化设计出现不匹配的现象，因此在对发动机的设计上应该围绕3D模型来进行，进而使得整个生产的过程中都采取相同的模式，因此，MBD技术的应用与发展就显得尤为重要。

MBD技术的具体概述MBD技术的提出最早由于波音（Boeing）公司所开发出来的，并且实际投入到航空制造业中，在不断的实践中逐渐发展起来，最早应用于这项技术的是波音公司的B737客机，其主要的设计理念是以3D模型为主要的基础，在2D图纸辅助作用下实现知识信息的表达，在整个飞机的设计过程中MBD技术被应用到了生产的各个阶段。

随着MBD技术的逐渐成熟以及其具有的明显优点，各个公司也在逐渐开发与应用中，而随着MBD技术应用与研究的日益广泛，其技术发展得已经相当成熟，从而使航空制造业的技术得到了一定的发展，给相关制造业提供了大量的便利条件。

由此可以看出，MBD技术主要是在2D信息表达方式的基础上而逐渐发展的，从而形成了3D数字化模型，取代了2D工程图的应用，使得3D MBD模型应用于产品制造的各个阶段中。

MBD技术应用基本要求MBD技术的行业标准。

由于MBD技术是一项十分复杂的技术，要想将此技术贯穿于产品生产周期的各个阶段，就要对生产周期中的各个角色单位进行一定的统筹，从MBD技术的具体设计到后续的各个制造部门进行合理的应用与实施，再到根据技术的设计理念准确地进行制造、加工与装配等，这一系列的环节都是由不同的部门来完成的，要想将最初MBD的设计理念贯穿于整个应用与生产的各个环节，各个相关的单位之间就要进行密切的沟通与相互的协调。

基于mbd的飞机数字化装配工艺设计及应用随着现代工业的发展，数字化装配技术在飞机制造领域中得到了广泛的应用。

数字化装配技术是指将制造过程中的各个环节通过数字化的方式进行管理和控制，以提高生产效率、降低成本、提高产品质量和可靠性。

本文将围绕数字化装配技术在飞机制造中的应用展开讨论，并以基于MBD的飞机数字化装配工艺设计为重点进行研究。

一、数字化装配技术在飞机制造中的应用数字化装配技术在飞机制造中的应用主要包括以下几个方面： 1. 数字化设计数字化设计是指将传统的手工绘图和设计转化为数字化的方式进行，通过计算机辅助设计软件进行建模、分析和验证，以提高设计效率和准确度。

数字化设计技术在飞机制造中的应用可以使设计师更快地完成设计任务，同时减少错误和重复工作，提高设计质量。

2. 数字化加工数字化加工是指通过计算机辅助制造设备进行加工，以提高加工效率和准确度。

数字化加工技术在飞机制造中的应用可以使加工过程更加精确和快速，同时减少浪费和成本，提高产品质量和可靠性。

3. 数字化装配数字化装配是指将制造过程中的各个环节通过数字化的方式进行管理和控制，以提高生产效率、降低成本、提高产品质量和可靠性。

数字化装配技术在飞机制造中的应用可以使装配过程更加精确和快速，同时减少浪费和成本，提高产品质量和可靠性。

4. 数字化测试数字化测试是指通过计算机模拟和仿真技术进行测试，以提高测试效率和准确度。

数字化测试技术在飞机制造中的应用可以减少测试时间和成本，同时提高测试精度和可靠性。

二、基于MBD的飞机数字化装配工艺设计MBD是Model-Based Definition的缩写，意思是基于模型的定义。

MBD是一种新型的数字化装配技术，它将制造过程中的各个环节通过数字化的方式进行管理和控制，以提高生产效率、降低成本、提高产品质量和可靠性。

基于MBD的飞机数字化装配工艺设计是指将数字化装配技术与MBD技术相结合，以实现飞机数字化装配工艺的设计和管理。

MBD技术在飞机制造中的应用随着科技的不断发展，MBD（Model-Based Definition）技术以其独特的优势在飞机制造中发挥着越来越重要的作用。

本文将详细介绍MBD技术的概念、发展历程以及在飞机制造中的应用现状和未来发展趋势。

MBD技术是一种基于模型的定义方法，它利用三维模型来定义产品及其制造过程，包括产品设计、制造、检验等多个环节。

MBD技术的出现，使得产品设计不再受限于传统的二维图纸，而是通过三维模型进行定义，提高了设计效率和准确性。

MBD技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代，随着计算机辅助设计（CAD）技术的不断发展，MBD 技术逐渐成熟并被广泛应用。

在飞机制造中，MBD技术得到了广泛应用。

以下是MBD技术在飞机制造中的主要应用：飞机设计：利用MBD技术，设计师可以在三维模型中直接进行设计，避免了传统二维图纸设计过程中可能出现的数据不一致、误解等问题，提高了设计效率和准确性。

飞机制造：MBD技术使得制造过程更加精细化、自动化和智能化。

通过MBD模型，可以更加准确地指导生产过程，提高生产效率和质量。

飞机管理：MBD模型可以用于对飞机制造过程中的各种数据进行分析和管理，提高了数据管理的效率和准确性，有利于改进生产过程和提高产品质量。

MBD技术在飞机制造中具有明显的优势，但也存在一些不足。

主要优势包括：提高设计效率和准确性、减少生产过程中的错误、提高生产效率和质量等。

不足之处包括：MBD技术需要较高的技术水平、初始投入成本较高、数据管理难度加大等。

随着技术的不断发展，MBD技术在未来将有更广阔的发展前景。

以下是MBD技术在飞机制造中的未来发展趋势：MBD技术与数字化工厂的结合：未来，MBD技术将更加深入地与数字化工厂相结合，实现从设计到制造、维修等全生命周期的数字化管理，进一步提高生产效率和质量。

MBD技术与仿真技术的结合：利用MBD技术与仿真技术的结合，可以在制造之前对飞机的性能进行全面仿真和优化，提高飞机的性能和可靠性。

关于MBD 技术在我国航空制造企业应用的几点思考newmaker航空复杂产品在产品设计上具有产品结构复杂、设计更改频繁、零部件数量庞大、材料种类繁多等特点；在产品制造上具有工艺专业种类多、加工/装配工艺复杂、制造流程长、零部件配套关系复杂等特点；在管理上具有工程更改频繁、供应链复杂、协作协同复杂、产品质量要求高、按架次管理等特点，并且航空复杂产品在其产品生命周期涉及到多产品、多企业、多部门、多业务之间的复杂协作。

随着市场竞争的加剧和全球化，航空复杂产品制造企业在不断缩短制造周期和提高资源利用率的同时，更加趋向于设计、工艺与制造过程以及整个供应链的紧密协同。

MBD （Model Based Definition ）技术，即基于模型定义，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，在三维实体模型中包含产品尺寸、公差等的制造信息定义和表达。

MBD 使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主，而以三维实体模型为辅的制造方法[1]。

目前MBD 技术在空客公司和波音公司已经得到实际全面应用和推广。

实际上，美国机械工程师协会早在1997年就在波音公司的协助下开始有关MBD 标准的研究和制定工作，并于2003年使之成为美国国家标准（ASME Y14.41-2003)，随后CAD 软件公司把此标准设计到工程软件中。

波音公司在2004年开始在787客机的设计和制造中全面应用MBD 技术。

当前，我国航空制造业的数字化技术应用发展迅速，MBD 技术的引入和工程实践也已开展多年，并且三维数字化设计和MBD 技术在产品设计中已得到了成功深入的应用，这对下游的航空制造企业提出了新的迫切要求。

建立适应我国航空制造企业的MBD 技术应用推广路线和技术体系，使得MBD 数字化模型贯穿于整个产品生命周期的数字化制造过程中，建立基于MBD 模型的数字化设计制造一体化集成应用体系，达到无图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造，是缩短产品研制周期，提高产品质量，保证产品研制节点的迫切需求。

基于MBD的三维数模在飞机制造过程中的应用当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅猛，三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用。

同时，随着计算机和数控加工技术的发展，传统以模拟量传递的实物标工协调法被数字量传递为基础的数字化协调法代替，缩短了型号研制周期，提高了产品质量。

但是，在当前我国的三维数字化模型并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，二维数字化模型依然是飞机制造过程的主要依据。

因此，在制造过程中需要把三维数字化模型转化为二维数字化模型，并把二维数字化模型输出形成纸质工程图纸作为指导生产的依据。

因此，学习国外先进的MBD技术成功经验，研究建立适合我国的飞机三维数字化设计制造一体化技术应用体系很有必要。

1、MBD的内涵美国机械工程师协会于1997年在波音公司的协助下开始了有关MBD标准的研究和制定工作，并于2003年使之成为美国国家标准。

MBD的主导思想不只是简单地将二维图纸的信息反映到三维数据中，而是充分利用三维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解且更具效率的设计信息表达方式。

它用集成的三维数模完整地表达了产品定义信息的方法，详细规定了三维数模中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。

MBD改变了传统用三维数模描述几何形状信息的方法，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的分步产品数字化定义方法。

同时，MBD使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主、以三维实体模型数模为辅的制造方法。

2、MBD的意义3、基于MBD的三维数字化制造技术应用体系MBD使用一个集成化的三维数字化实体模型表达了完整的产品定义信息，成为制造过程中的唯一依据。

MBD三维数字化产品定义技术不仅使产品的设计方式发生了根本变化，不再需要生成和维护二维工程图纸，而且它对企业管理及设计下游的活动，包括工艺规划、车间生产等产生重大影响，引起了数字化制造技术的重大变革，真正开启了三维数字化制造时代。