MBD技術對航空制造業的影響范文

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《機械設計與制造工程雜志》2014年第六期

1mbd模型在企業中的應用

1．1MBD技術在產品設計中的應用近年來，MBD技術在航空制造行業已經得到了長足發展，特別是在設計部門，已經完全實現了全三維方式，并且設計數據的發放以三維模型作為唯一的數據源。MBD模型中包含了產品的幾何屬性(尺寸、公差等)、制造屬性(材料定額等)和管理屬性(產品結構、EBOM等)，只需要將MBD模型作為唯一數據源下發到工藝部門即可，工藝人員可以從MBD模型上獲取產品全部信息，進而進行三維工藝設計，保證了整個過程的單一數據源特性。為了能夠規范基于產品的模型定義方法，企業需要根據實際需求定義一系列標準來支撐，如:建模標準、尺寸和公差標注標準、注釋標準等等。基于MBD的產品設計將產品的設計屬性、工藝屬性、制造屬性、檢測屬性等都高度集成在三維實體模型上，取代了傳統由三維實體模型描述幾何形狀信息，二維工程圖紙定義尺寸、公差和工藝信息的分步式描述方法。

1．2MBD模型在工藝設計中的應用在MBD環境下，工藝設計統一在CAD平臺下進行，工藝信息集成在PDM系統中進行管理。工藝部門通過PDM系統接收到設計部門發放的三維MBD模型后，主要進行以下幾個步驟的工作:(1)進行工藝性審查，主要對設計模型的幾何特征、產品屬性、尺寸標注、基準、技術要求等進行審查，發現問題及時提交設計部門，設計部門修改后重新下發;(2)進行EBOM到MBOM的轉換，所謂EBOM是指設計部門發放的產品結構，而MBOM是制造部門從加工、裝配角度搭建的產品結構，MBOM去除EBOM的虛擬件轉換成了實體件，并增加了工裝等工藝資源;(3)進行工藝路線規劃即構建基本的工藝路線卡，進而對每道工序進行詳細設計，即針對每一道工序完善加工方法(數控加工、表面處理、檢驗等)并關聯相應的制造資源(刀具、夾具、設備等)，其中在數控編程階段，需要生成每道工序的加工模型，用于NC程序的編制和檢驗，并結合關聯的制造資源(機床、刀具、夾具等)進行仿真驗證，最后將驗證結果(NC代碼、仿真動畫等數據)保存回對應的工序;(4)進行可視化，生成三維可視化工藝文件進行審核后提交PDM系統進行管理，并通過MES下發車間生產。圖2所示為基于MBD模型的三維加工工藝設計流程。

1．3基于模型的制造資源庫管理企業需要構建自己的三維制造資源庫，將企業所有的制造資源進行統一管理。三維制造資源庫包含企業所有的機床設備、刀具、夾具、量具、各類工裝資源等，與企業的資源實物通過條碼或二維碼等進行管理，并與資源庫中的三維輕量化模型一一對應［3］。統一的資源庫管理使得企業在進行生產線規劃、生產力能力評估、三維工藝設計時，可以直接調用資源庫的三維模型進行仿真驗證，提高了前期規劃效率和準確度。例如在三維工藝設計階段，需要調用資源庫中的機床、刀具、工裝等資源進行數控加工的驗證仿真，如果需要制造專用工裝，則發起專用工裝設計申請，由工裝設計部門進行設計，最后將設計完成的三維工裝模型保存到工裝資源庫中。

1．4基于模型的現場執行基于PDM系統將工藝數據(三維作業指導書、工時定額、材料定額等)通過MES系統傳遞到制造車間。車間生產計劃員根據接收到的相關工藝數據，結合車間資源、庫房資源等信息進行計劃排產和生產調度。車間工人利用現場終端，訪問PDM系統中保存的工藝數據，可以對三維工藝模型進行旋轉、縮放、測量尺寸、標注等操作，以及查看三維作業指導書。在制造過程中發現設計或者工藝問題時可以直接在三維模型上進行標注，及時反饋給設計、工藝部門進行修改，重新下達。

2結束語

近年來，MBD技術已經成為了當今航空制造業的一個熱門，也是促進航空制造業發展的關鍵。本文以MBD技術為核心，構建了基于模型全三維數字化制造體系，并對MBD技術在產品設計、工藝設計、現場制造和制造資源管理中的應用場景進行了探討。研究了MBD技術在航空制造業中的應用，將MBD技術的應用從產品設計推廣到工藝、現場制造等方面，對MBD技術在航空制造業中的應用具有一定的指導作用。

作者：阮超峰單位：中航工業空空導彈研究院