新型装备制造中数字化仿真技术的应用研究

机械设计制造中数字化技术的运用

【摘要】随着信息技术的飞速发展，数字化技术已成为推动全球工业革命的关键力量，推动了机械设计制造领域的发展。为了机械制造领域更高质量的发展，需要深入探讨数字化技术的应用。本论文旨在全面剖析数字化技术在机械设计制造中的价值和应用，希望能为相关从业人员提供参考。

【关键词】数字化技术；机械设计制造；运用

随着时代步入全新阶段，我国正大力推进制造强国建设，其中，实现社会经济高质量发展的战略之一就是大力发展先进制造业。全球市场竞争日益激烈，积极引入数字化设计技术于机械产品研发之中，不仅有助于显著提升产品市场价值，更能有力驱动机械工业的现代化步伐。在此背景下，国内机械设计制造企业应当积极运用先进的数字化设计技术，以稳固并提升我国机械制造产业在全球竞争中的核心地位与优势。

1. 数字化技术概述

数字化技术是一种旨在强化设计能力的新兴工具，随着社会科技的日新月异，数字化技术日益成熟并广泛渗透至众多产业，其中，机械设计制造行业也引用了这项技术。传统的机械制造流程主要依赖人工创建物理模型，通过实物模拟来检验设计效果，这一过程耗时费力且成本高昂。如今，数字化技术的介入彻底革新了这一局面，工程师们如今能借助各类专业软件，在计算机虚拟环境中高效地构建数字化模型，进行仿真运行，无需再投入大量资源制作实体模型，从而大幅提升工作效率并有效控制成本。

其次，数字化技术使得模型数据化，在设计过程中生成的各项参数能够得到精准记录，并且能妥善储存，为深入细致的分析设计细节提供了基础。设计团队能更快地捕捉到隐藏的问题，从而提升设计的效率、可靠性和可行性。

另外，数字化技术拥有统一的模型，这一特性打破了产品周期的局限。过去，针对不同生命周期阶段的产品，设计人员往往需要分别进行繁琐且易出错的定制化设计。而今，借助数字化技术，各类产品无论处于何种周期，都能在同一模型框架下进行仿真操作，极大地简化了设计流程，节省了大量时间。

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基于模型的数字化制造工程技术

作者：罗恒雨 刘德庆

来源：《CAD/CAM与制造业信息化》2014年第09期

一、引言图以

基于模型的定义（Model Based Definition，MBD）技术是以三维数模完整地表达产品形状、尺寸、公差和制造技术要求等产品定义信息的方法。它不是简单地将传统二维图纸上的信息搬到三维模型中，而是充分利用了三维模型的表达能力，通过图形和文字直接或间接地揭示了一个物料项的物理和功能需求，是一种便于理解且效率很高的设计信息表达方式。MBD技术的出现虽然只有几年时间，但行业得到了迅速地推广和应用。MBD技术引起的制造过程变革，使得产品生命周期的所有过程发生彻底的变化，也将驱动整个企业的业务管理理念和企业构架的再造，从而走向基于模型的数字化制造工程（Model Based Manufacturing Engineering，MBE）技术时代。3D打印、快速原型等可以从3D设计模型直接、快速地制作出成品的各种先进制造工艺技术的出现，为虚拟的三维数模落地转化成现实的物理产品提供了有效手段，从而进一步推动MBD和MBE技术在制造过程中的推广应用与深入发展，将使数字化技术成为制造创新的强大动力。

二、MBE的内涵

在产品研发的全生命周期中，产品设计环节通过MBD方法形成产品MBD模型，成为后继包括工艺设计仿真、产品制造、产品检测、产品使用维护、工装设计、工装工艺设计、工装制造以及工装检测等所有环节的工作依据。在产品开发团队的协同工作过程中，形成的产品MBD模型包含了相关的工艺信息，不仅满足了工艺性要求，还成为工装人员开展工装设计的直接依据。工艺设计人员依据产品MBD模型在三维环境中开展工艺设计，结合工装MBD模型和设备MBD模型，建立以工艺活动为中心的产品、工装和工艺数据组织模型，对产品制造过程进行规划仿真，分析检测产品与工装资源之间的碰撞与干涉情况，确保产品结构与工装结构设计的合理性、工艺操作过程的可行性与准确性，并最终输出各类三维工艺设计仿真（Model Based Process Planning，MBP）模型，成为后继产品制造、检测和使用维护环节的操作依据。同时，对于工装工艺设计，也有相同的设计过程，并形成工装MBP模型，成为工装制造和检测的操作依据。因此，在产品研发的上下游之间，传统由图样、技术文档和报告等形式为载体的信息传递模式转变为如图1所示的以MBD、MBP模型为载体的信息传递模式。

数字化装配技术及工艺装备在大型飞机研制中的应用

摘要：数字化装配技术及工艺装备是现代制造业中的重要组成部分，对于提高生产效率、降低生产成本、增强产品品质等方面都具有显著的优势。本文将以大型飞机研制为背景，探讨数字化装配技术及工艺装备在该领域的应用，以及其所带来的益处。

关键词：数字化装配；工艺装备；大型飞机；装配质量

引言：大型飞机是现代国防和民用航空领域中的重要产物，随着技术的不断进步，大型飞机的设计和制造也越来越依赖于数字化装配技术及工艺装备。数字化装配技术及工艺装备可以极大地提高大型飞机装配的效率和质量，降低工人劳动强度，减少工艺装备数量。因此，数字化装配技术及工艺装备在大型飞机研制中的应用已成为当今制造业发展的重要方向。

一、数字化装配技术在大型飞机研制中的应用

数字化装配技术是指利用计算机技术，将大型飞机装配的各个环节进行模拟、优化和控制，从而达到提高装配效率和质量的目的。这项技术在大型飞机研制中的应用十分广泛，主要包括以下3个方面：

1.数字化装配设计

通过三维数字化模型对大型飞机进行装配设计，从而实现精细化、智能化的工艺规划。数字化装配设计是一种基于三维数字化模型的飞机装配设计方法，它利用先进的数字化装配技术，将各个零部件在计算机环境中进行精细的组合和优化，从而实现大型飞机在装配过程中的智能化和精细化。在这个过程中，数字化装配设计集成了数字化设计、数字化工艺规划、数字化装配等多种技术手段，可以快速、准确地完成飞机装配设计，同时也可以提高生产效率和降低生产成本。数字化装配设计可以大大简化飞机装配过程，减少人力和时间成本，提高质量和效率，并且能够对装配方案进行灵活调整和优化。例如，通过数字化装配设计，可以预测各个零部件之间的装配难度和重心位置，进而优化装配顺序和方式，避免因为装配错误导致的零部件损坏和工期延误。此外，数字化装配设计还能够帮助设计师和技术人员更好地理解装配过程，从而发现和解决一些潜在的问题和缺陷。

航空发动机数字化装配仿真关键技术研究

摘要：随着我国航空事业发展得如火如荼，数字化技术也逐渐受到人们的重视。本文主要阐述了飞机发动机装配中存在的一些问题，目前已经有一些可行的装配工艺、工装结构和流水线布置方法，以确保装配的可行性，减少有关缺陷的发生，并及时地检查装配工艺设计的合理性，优化装配工艺。

关键词：航空发动机；数字化装配；关键技术；可靠性研究

引言：为了改善发动机的可靠性、使用寿命和主要性能指标，在飞机发动机生产的各个阶段，都必须致力于改进相关的装配技术和设备的质量。由于受到多种人为因素的制约，使得常规手工制造的产品质量难以适应航空发动机的要求。在此基础上，运用虚拟现实技术，对所设计的产品进行了三维建模，从而达到了产品的可装配性和经济性。采用先进的数字化装配技术，改善飞机发动机的生产效率，改善飞机的零部件质量，是飞机发动机生产技术发展的一个重要趋势。在飞机发动机生产技术中，数字化装配具有以下优点：①可以有效地改善飞机发动机的装配效率和产品的质量。为适应现代工业生产的高速发展，我国航空发动机集中化的发展提出了新的要求。②在此基础上，对国内的数字化柔性装配技术的发展起到了积极的推动作用。

1.航空发动机数字化装配的意义

飞机发动机装配包括零件装配和总装装配。有关的研究显示，飞机的装配费用约为40%，装配工作时间约为50%，装配作业的实施是决定飞机引擎效能的关键因素。为了确保飞机的正常工作，机匣、盘、轴、叶片、喷口等零件应具备精确装配与联接、高同轴、平衡性能和稳定性；其次，空气、燃油及滑油等必须具备良好的密封性和清洁能力；同时还需要各种附属设备和管道具有良好的抗振动、抗磨损、绝缘等特性。由于飞机引擎各项技术性能、推重比、可靠性等技术指标的不断提高，使得现有的装配技术很难适应飞机发动机研制方式的转变，目前所面对的问题是：装配工艺设计及验证依赖技术人员经验和现场物理试装，须反复迭代修改，生产周期长；采用人工装配，导致装配的精确度不高，生产效率提高速度慢；由于人工因素的存在，导致了作业的可信度和装配品质的稳定性差，容易出现错装、漏装等问题。数字智能化装配技术在欧美等发达国家中已经引起了广泛的关注。航空装配已经从人工装配、半机械化/半自动化装配向自动化/数字化装配发展，实现对航空装配的有效和高品质装配工作，实现智能化装配是必然的发展方向。为了有效地解决飞机发动机的智能化装配问题，提高其装配技术的技术含量，本文从装配工艺设计、装配工艺仿真、装配性能仿真等方面进行了探讨。为了克服以上问题，本文对飞机发动机的数字装配过程进行了系统的分析，并给出了其主要技术的研究和实现方法，以供参考。