基于MBD的飞机数字化制造技术

基于MBD的飞机装配技术发展及应用分析

摘要：随着我国航空事业的不断发展和中国制造2025的提出，飞机总体装配（以下简称为飞机总装）作为关键技术一直是大型航空制造企业的标志性核心问题。飞机总装作为飞机制造最重要的环节之一，装配技术质量的管控则是核心问题中的重中之重。基于此，本篇文章对基于MBD的飞机装配技术发展及应用进行研究，以供参考。

关键词：基于MBD；飞机装配技术；发展；应用分析

1 MBD的概述

MBD是一种通过数据集来定义产品信息的方法，是波音公司最新先行的新一代产品定义方法，美国机械工程师协会ASME在此基础上把它发展成国际标准ASMEY14.41-2003，后修订为ASMEY14.41-2012，欧洲在借鉴美国标准的基础上也制定了相应的MBD标准ISO16792-2003，后修订为ISO16792-2015，美国军方、国防部为了加快企业数字化建设，建立基于模型的企业MBE，要求旗下的供应商采用MBD技术设计产品，并制定了相应的标准MIL-STD-31000A，我国参照ISO16792，结合国内制造业现状制定了GB/T24734-2009，而所有类似标准的制定，其目的是想把企业从传统的图纸为中心转化到以模型为中心，实数字化、智能制造。

2基于MBD的飞机装配工艺协同设计方法

2.1成熟度驱动下的飞机装配工艺协同设计

现阶段，在开展飞机装配工作的过程中，相关工作人员可以通过应用并行协同研制模式的方式定义飞机MBD模型的成熟度和完整度，然后设置数据基线并标出其工作状态。通过这种方式不仅可以加快产品设计数据的发放时间，便于后续工装设计、装配工艺设计等工作提前进行，而且能使飞机产品设计、装配工装设计、装配工艺设计等工作同时进行，从而达到加快飞机装配工作速度的目的。

2.2装配工装设计人员的工作流程

在飞机并行协同研制过程中，装配工装设计人员的工作是从MBD模型的成熟度状态达到ML1后开始的。当MBD模型的状态成熟度达到ML1后，装配工装设计人员需要开展总体工装方案设计工作，同时成立工装设计项目。当模型状态成熟度达到ML2时，装配工装设计人员可以对工装装配情况进行初步设计，并建立工装设计的初步结构方案。当模型的成熟度达到ML3时，装配工装设计人员需要确定工装设计的基准，并设计装配工装的骨架与定位结构。当模型的成熟度达到ML4时，装配工装设计人员在完成工装骨架与定位器设计完善工作后，需要进行协调问题检验。当模型的成熟度达到ML5时，装配工装设计人员需要建立工装MBD数字模型。

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， 1 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。采用MBD技术， 将彻底改变飞机产品数据定义、生成、授权与传递的制造模式，实现三维数字化产品定义、三维数字化工艺开发和三维数字化数据应用，形成一个完整的、基于MBD的三维数字化制造技术应用体系，如图所示。

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。

- 1 - 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 - 2 - 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。