基于MBD和特征的飞机结构件数控加工方法
基于MBD的飞机结构件数控加工方法
基于MBD的飞机结构件数控加工方法吕斌;王细洋;孙心宇【摘要】In order to improve the efficiency of the NC machining process decision of Aircraft structural parts, a process design is proposed based on MBD in this paper. The aircraft structural parts are marked with the CATIA by MBD. Geometry information and non-geometry information of the concerned machining features employing feature recognition are extracted before design the tool path. Finally, NC program are exported by post-processing and complete machining.%为解决飞机结构件数控加工工艺决策效率低下的问题，提出基于MBD的飞机结构件工艺设计方法。
该方法采用MBD技术，在CATIA环境下对飞机结构件进行标注，通过特征识别技术提取相关加工特征的几何信息和非几何信息并进行刀轨规划，经后置处理导出NC程序并完成加工。
【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P22-24,25)【关键词】飞机结构件;MBD;特征识别【作者】吕斌;王细洋;孙心宇【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言飞机产品作为一种复杂的航空工业产品，逐渐趋向于数字化制造［1］，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测及自动控制于一体。
基于MBD的飞机结构件建模及数据管理技术
第1章绪论第1章绪论1.1研究背景与意义1.1.1研究背景近年来,特别是进入20世纪90年代以来，数字化技术在全世界制造企业，尤其是在大型飞机制造企业中的地位越来越得到重视，已经成为一个企业能否战胜同等地位企业的重要标志。
数字化研制是一场由里到外、由旧到新的全新生产方式的变革，它推动着管理体制、组织体系、标准规范、设计方法、生产运作、思维方式及工作方式的根本改变[1]。
但是在我国飞机制造企业中采用串行的设计制造流程，国外先进的数字化协同研制优势在我国难以有效发挥[2]。
随着航空工业的发展，航空结构件日趋大型化、复杂化，如图1.1所示。
飞机结构件是飞机的主体框架，是其它零部件及设备的载体，是飞机设计过程中的主要部分。
飞机结构件设计的质量和效率直接影响到飞机设计乃至制造过程。
飞机结构类零件数量巨大、形状复杂，从飞机诞生以来的很长的一段时间，它们的设计制造方式都使用纯人工的方式，这种方式不仅需要大量的人力物力，而且设计效率低下，工作量大，返工率高，对飞机的生成效率产生了重大的阻碍，成为飞机设计制造的颈瓶。
如何快速、高效地完成结构件的数字化定义和数控加工，成为飞机数字化产品定义和制造所要解决的主要问题[3]。
沈阳理工大学硕士学位论文图1.1 飞机整体结构示意图另外，在飞机设计制造过程中，管理也是非常重要的环节，在管理中出现的如串行生产组织方式、信息化孤岛等问题也将影响飞机的制造过程，这些问题如得不到及时解决也将阻碍企业的发展。
飞机产品结构与其它产品相比要复杂得多，不仅设计复杂，加工工艺也非常复杂，这些环节的质量将直接影响到飞机的性能。
飞机作为一种机械产品，与一般的机械产品有很大差别，飞机结构件结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域，加工难度大。
为保证产品制造精度和互换性，长期以来，飞机生产在传统上采用以模拟量传递尺寸为主要特征的制造技术体系.这种体系存在许多弊端，影响飞机生产的进一步发展和提高[4]。
基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用
基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用基于MBD的三维数字化装配工艺设计技术是现代航空数字化制造中的一门新兴学科，也是未来飞机三维装配工艺设计的发展趋势。
本文介绍了该技术主要通过对DELMIA、3DVIA Composer、CAPP等工艺设计、工艺仿真软件进行客户化定制和多系统集成应用，完成基于MBD三维产品模型的工艺分离面的划分、BOM重构、工艺仿真以及三维装配指令编制等工艺设计工作，并通过生产管理系统将已完成的工艺设计信息传递到生产现场实现可视化装配，打通了基于MBD的产品设计与工艺设计及现场可视化装配的技术路线。
MBD(Model-Based Definition)即基于模型的产品数字化定义，其特点是：产品设计不再发放传统的二维图纸，而是采用三维数字化模型作为飞机零件制造、部件装配的依据。
传统的二维工艺设计模式已经不能适应全三维设计要求。
随着现代计算机技术、网络技术、工艺设计软件技术的发展，以及协同平台的建立，为三维数字化装配工艺设计和并行工程奠定了基础。
1 三维数字化装配工艺设计及现场可视化系统通过采用达索公司三维数字化装配工艺设计平台DELMIA及3DVIA Composer解决方案，构建“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
突破DELMIA二次开发及定制技术、3D制造过程仿真验证及优化技术、MBD技术、生产现场可视化技术、Windchill/DELMIA/EPCS/CAPP多系统集成技术等关键技术瓶颈，最终构建符合企业业务需求的“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
缩短飞机装配周期，提高装配质量，全面提升飞机的数字化制造能力。
系统流程及集成架构如图1所示。
图1 系统流程及集成框架系统流程及集成工作思路如下：(1)Windchill企业数据管理系统是企业唯一合法的数据来源，管理着各种BOM信息。
通过接口程序，把PBOM以XML的格式输出。
基于MBD技术的航空发动机造数字化工艺实施应用
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。
基于mbd的飞机数字化装配工艺设计及应用
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。
基于MBD的飞机钣金件参数化建模技术
基于 MBD的飞机钣金件参数化建模技术摘要：数字化定义技术的发展从手工绘图到二维CAD的应用，又到二维加三维设计模式，再到三维建模技术，实现了从平面投影技术到全三维实体模型数字样机以及完整数字化产品定义的转变。
基于模型定义(MBD)的三维实体模型包含了除设计信息以外的制造及检测信息，使设计信息向制造过程延伸，符合设计制造一体化的要求，MBD技术是CAD技术发展的新趋势，目前已经在飞机设计制造中得到应用。
关键词：MBD；飞机钣金件参数化建模技术；前言：数字化设计制造技术是现代飞机制造的重要保障手段。
飞机零件中钣金件和结构件种类繁多、数量庞大, 零件型面复杂、工艺特征多。
三维数字化设计极大地提高了飞机设计效率, 促进了设计制造的一体化, 但是一般的通用设计平台都缺乏对工艺特征建模的有力支持, 使得耳片、工艺孔、下陷等工艺几何特征的设计仍以简化标记表示, 不能适应设计向制造快速转化的实际要求。
一、传统飞机钣金建模技术一般的特征, 只需根据给定的几何关系即可建立模型, 而钣金特征, 通常具有复杂的空间位置关系, 并且需要根据钣金零件的形状特点进行构造。
在通用设计平台下, 钣金模块中内含特征单调, 结构简单, 只能实现钣金件的折弯、剪切、冲压成型等简单造型, 造型效率较低。
由于钣金特征复杂多样, 且附带大量的约束条件, 设计人员需要查找大量的标准规范和设计手册, 以获取特征的参数规格, 并根据工艺知识确定最终规格, 人工输入数据。
即使设计平台中有通用特征, 也会因为参数获取困难而降低应用效果。
同时, 参考资料的频繁查找和数据的重复输入耗费了设计人员宝贵的时间和精力, 不确定的人为因素也增加了数据传递的错误几率, 而且出现的错误也难以发现和检查。
此外对于一些通用平台内缺乏的但符合我国航空标准的钣金特征, 设计者就只能根据标准自行设计这些用户特征, 这必然导致设计过程因人而异, 且难以实现特征的重用, 规范性较差。
基于MBD的飞机数字化制造技术
基于MBD的飞机数字化制造技术摘要：本文主要介绍了基于MBD（Model Based Definition）的飞机数字化生产技术，包括MBD技术的内涵及其发展状况、采用MBD技术在飞机制造过程中的优势、MBD技术在飞机生产过程中的具体运用、MBD技术在飞机制造业的未来发展等方面。
研究表明，采用MBD技术能够高效获取产品特性、优化检验点设置、促进飞机制造模式创新，而数字化定义方法、工艺装备设计与制造一体化技术、检测和质量管理技术是MBD技术在飞机生产过程中的具体运用。
未来，MBD技术在飞机制造业仍具有广阔的应用前景。
关键字：MBD；飞机制造；数字化技术引言随着数字化技术的快速发展，数字化生产已经成为了现代制造业的重要趋势。
在飞机制造业中，数字化生产技术已经得到广泛的应用，其中基于MBD的飞机数字化生产技术是一种重要的技术手段。
MBD技术是一种以三维模型为基础的数字化定义方法，能够实现产品设计、制造、检验和质量管理的全过程数字化。
本文将对基于MBD的飞机数字化生产技术进行深入探讨。
1．MBD技术的内涵及其发展状况1.1 技术内涵MBD技术是一种基于三维模型的数字化定义方法，它将产品设计、制造、检验和质量管理等全过程数字化，并实现了从CAD到CAM的全数字化闭环。
传统的图纸定义需要通过多次传递和解读，可能会导致产品特性信息的失真和误解，而MBD技术将产品特性信息直接定义在三维模型中，避免了传统图纸定义带来的信息传递误差和理解偏差，提高了产品开发和制造效率。
同时，MBD技术还可以优化制造过程，降低制造成本。
因此，MBD技术是一种高效、准确和可靠的数字化生产技术。
1.2 发展状况MBD技术的发展可以追溯到上世纪八十年代，当时它主要用于汽车工业中的CAD/CAM系统。
随着计算机硬件和软件技术的不断发展，MBD技术得到了广泛的应用，并逐步成为了数字化生产的重要手段。
目前，MBD技术在飞机制造、汽车制造、船舶制造等领域得到了广泛的应用。
基于MBD的飞机数字化制造技术
基于MBD的飞机数字化制造技术摘要：在航空制造企业中，数字化制造技术是技术进步的重要基础。
波音公司在787项目中推出了全新的数字化定义技术，也就是以MBD为基础的数字化技术，与传统表达形式相比，MBD数据表达形式有所不同，数字化的程度也存在一定的差异性，再加上制造设备对制造依据有着不一样的需求，促使MBD制造协调技术与传统制造协调技术之间的区别较大。
各航空企业纷纷开始应用基于MBD的飞机数字化制造技术。
目前，我国基于MBD的飞机数字化制造技术还处于发展初期，针对基于MBD的飞机数字化制造技术的相关探究意义深远。
关键词：MBD；飞机；数字化制造技术引言MBD技术是由国外引进的一种先进技术，我国对此的研究基础较为薄弱，将这种技术应用到航空航天领域中，不仅有助于飞机设计与制造一体化，还可以促使整个应用体系的科学性与高效性得以提升。
在研究时，工作人员需要深入了解分析MBD技术的内涵、MBD技术在飞机数字化制造中的应用与优势，剖析基于MBD的飞机数字化制造技术的发展情况，才能更好的提高技术应用水平。
一、MBD技术的主要内涵从MBD技术的起源分析，美国在上世纪后期就已经进行了相关研究，这项技术目前已经逐渐发展成熟。
在实际运用MBD技术的过程中，并不是从简单的二维到三维上的延伸，而是进行了全新的三维立体模型的构建。
同时，还要让数据信息、形成的模型的形象化与具体化更加完善，信息的传达与表现形式更加清晰化，让受众对其的了解更加深入。
此外，集成的三维立体模型可以将工艺信息更加清晰、准确的展现与表达出来，实现了对传统信息数据模型形式的颠覆。
在生产制造时，以三维立体模型作为根本数据依据，在传统工程图纸方式的协助下更好的进行三维立体化制造。
二、MBD技术在飞机数字化制造中的应用优势（一）有助于产品特性的提取应用MBD技术进行飞机制造，有助于用户根据自身实际需要提取相关数据，并以此为基础进行之后的数模测量与标注等工作，还可以通过系统中的自定义功能分类与提取飞机制造信息。
基于MBD和多Agent的飞机结构件协同设计
不足 ， 提出了用协作支持工具软件 Ｃ ｏ Ｃ Ａ Ｄ Ｔ ｏ ｏ － ｌ Ａ ｅ ｎ ｔ改造商品化 Ｃ Ａ Ｄ 系统来开发计算机支持 ｇ 协同设计系统的方法 。 西安交通大学系统工程研 究所开发出了基于复制式应用程序共享技术的协
然而 ， 以三维模型为主 ， 二维工程图纸为辅的 协同模式在解决非几何信息的协同设计上往往采 用批注的方法 ， 存在如下主要问题 ： ·２ ６ ４ ７·
中国机械工程第 ２ １ 卷第 ２ ２期２ ０ １ ０年１ １ 月下半月
（ ） 难以 表 达 分 散 在 ２ １ Ｄ 工程图纸中的非几 何信息 。 协同人员对协同对象的共同认知是协同 设计的必要条件 ， 因此需要对非几何信息进行知 由于传统协作模式采用 识的表达和 存 储 。 但 是 ， “ 的 方 式， 协同设计数据源不 ３ Ｄ 模型 ＋２ Ｄ 图 纸” 唯一 ， 非几何信息分散 在 ２ 故难以对其 Ｄ 图 纸 中， 进行形式化表达 、 共享和重用 。 （ ２）不 能 有 效 地 传 递 非 几 何 信 息 知 识 。 间消息传递的 基 础 是 对 协 同 对 象 的 共 同 认 Ａ ｅ ｎ ｔ ｇ 知， 非几何信息的 难 以 表 达 将 导 致 协 同 站 点 间 不 能有效地传递协同信息 。 （ ） 难以 进 行 相 关 性 修 改 。 当 协 同 人 员 对 工 ３ 设计人员难以根据修改 艺信息提出修改 建 议 时 ， 意见对分散在二维图纸中的工艺信息进行自动修 且３ 改， Ｄ 模型和２ Ｄ 工程图纸间的相关性难以 保证 。 因此 ， 本文 将 基 于 模 型 的 定 义 （ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ， 和多 Ａ 提出了 ｄ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ＭＢ Ｄ） ｅ ｎ ｔ技术相结合 ， ｇ 基于 ＭＢ Ｄ 和多 Ａ ｅ ｎ ｔ的 飞 机 结 构 件 协 同 设 计 ｇ 方法 。
基于MBD的飞机装配技术发展及应用分析
基于MBD的飞机装配技术发展及应用分析摘要：人们对飞机安全、舒适性和经济性的要求越来越高，而飞机装配是飞机制造过程中至关重要的环节。
传统的飞机装配方法主要是依赖手工或半机械化工具，工作效率受到诸多限制，难以满足当前的装配需求。
针对传统装配方法存在的问题，基于MBD的飞机装配技术应运而生。
该技术利用3D模型进行数字化设计，实现全数字化推进飞机部件及机载系统的装配。
可以提高装配效率，减少装配成本，提高装配精度，同时减少了人为因素对装配质量的影响，大大提高飞机的安全性和可靠性。
关键词：MBD；飞机装配技术；发展及应用引言随着航空工业的迅速发展，飞机的制造和装配技术也得到了极大的发展和提高。
其中基于MBD（Model Based Definition）的装配技术应用越来越广泛。
该技术能够减少传统制造中制造完成后的二次加工和修正工作，提高装配精度和效率，减少了装配成本和质量问题。
因此，研究MBD在飞机装配中的应用和发展，对于完善飞机制造的质量管理体系，降低飞机的制造成本，提高飞机的维修和维护效率以及推动飞机制造业技术的进步和升级具有重要的意义和价值。
一、MBD技术概述1.1 MBD技术的定义MBD技术是一种基于模型的设计开发技术。
通过数字模型来描述产品的设计和生产过程，实现信息的数字化、集成化和可视化[1]。
该技术在产品设计、仿真、测试、制造和维护等方面都有广泛应用，特别是对于大规模、高复杂度的产品制造，具备更为重要的意义。
1.2 MBD技术的原理和特点MBD它采用了数学建模和计算机仿真等先进的技术手段，通过数字模型来描述产品的设计、制造和维护过程。
MBD技术的核心是模型，通过各种数学模型和数值计算方法模拟实际场景，判定物理特性和性能，从而达到有效、精准的建模和分析[2]。
MBD技术的优点不仅在于它强大的数字化和模拟能力，同时由于该技术采用了难以捕捉的模型，模型可以有效地防止在实际生产过程中出现错误或瑕疵。
基于MBD的飞机结构件建模及数据管理技术
第1章绪论1.1研究背景与意义1.1.1研究背景近年来,特别是进入20世纪90年代以来，数字化技术在全世界制造企业，尤其是在大型飞机制造企业中的地位越来越得到重视，已经成为一个企业能否战胜同等地位企业的重要标志。
数字化研制是一场由里到外、由旧到新的全新生产方式的变革，它推动着管理体制、组织体系、标准规范、设计方法、生产运作、思维方式及工作方式的根本改变[1]。
但是在我国飞机制造企业中采用串行的设计制造流程，国外先进的数字化协同研制优势在我国难以有效发挥[2]。
随着航空工业的发展，航空结构件日趋大型化、复杂化，如图1.1所示。
飞机结构件是飞机的主体框架，是其它零部件及设备的载体，是飞机设计过程中的主要部分。
飞机结构件设计的质量和效率直接影响到飞机设计乃至制造过程。
飞机结构类零件数量巨大、形状复杂，从飞机诞生以来的很长的一段时间，它们的设计制造方式都使用纯人工的方式，这种方式不仅需要大量的人力物力，而且设计效率低下，工作量大，返工率高，对飞机的生成效率产生了重大的阻碍，成为飞机设计制造的颈瓶。
如何快速、高效地完成结构件的数字化定义和数控加工，成为飞机数字化产品定义和制造所要解决的主要问题[3]。
图1.1 飞机整体结构示意图另外，在飞机设计制造过程中，管理也是非常重要的环节，在管理中出现的如串行生产组织方式、信息化孤岛等问题也将影响飞机的制造过程，这些问题如得不到及时解决也将阻碍企业的发展。
飞机产品结构与其它产品相比要复杂得多，不仅设计复杂，加工工艺也非常复杂，这些环节的质量将直接影响到飞机的性能。
飞机作为一种机械产品，与一般的机械产品有很大差别，飞机结构件结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域，加工难度大。
为保证产品制造精度和互换性，长期以来，飞机生产在传统上采用以模拟量传递尺寸为主要特征的制造技术体系.这种体系存在许多弊端，影响飞机生产的进一步发展和提高[4]。
基于MBD的设计制造技术以飞机结构件MBD模型为唯一依据，实现产品设计人员和工艺人员间快速有效地协同设计。
基于MBD的飞机数字化制造技术
基于MBD的飞机数字化制造技术摘要：过去，飞机的制造常常是在各部门之间缺乏沟通的情况下进行的，导致缺乏协调、工程延误和提高质量的障碍。
MBD技术的有效应用提高了飞机制造质量，节省了人力和物力资源。
在此基础上，对基于MBD的飞机制造技术的研究审查了MBD在飞机制造领域的技术优势、实际应用和发展前景，同时考虑到其技术内容和目前的发展状况，并为提高飞机安全水平奠定了基础。
关键词：MBD；飞机制造；数字化技术前言基于模型定义的完整三维设计技术(MBD)是一种高级数字产品定义方法，它将产品的所有设计定义、流程说明、属性和管理信息与产品的三维模型相关联。
了解尺寸和公差的3d制造和定义信息也不容易。
事实上，MBD是一套研发系统和标准，包括卓越、并行工程、面向设计的制造、知识工程等研发理念，以优化数字产品开发的价值。
1在飞机制造过程中应用MBD的技术优势1.1有效提取产品特性在飞机制造过程中使用MBD技术可以更好地帮助用户根据实际需要提取相关数据，并在此基础上开展数字测量、标签等后续活动，同时允许使用系统中的用户定义功能对飞机制造信息进行分类和检索。
飞机制造信息主要包括系统组件和车身结构配置。
组件由多个零件和连接器组成。
当装配零件的组成复杂时，必须将其分为不同的区域。
鉴于飞机制造的复杂性，实际工作往往涉及大量复杂的空间部件和结构，这可能影响MBD数字模型中一系列数据的准确性，从而妨碍根据客户的实际需要提供数据。
因此，需要根据客户的实际需求提取数字模型以获得所需信息。
1.2减少装配错误实施基于MBD的装配技术的主要目的是将相关零件装配到预先设计的接口上，并大大提高装配精度。
同时，数字定位系统和检查测量系统在飞机制造过程中发挥了重要作用，使飞机在装配过程中能够更好地实时调整状态。
为确保飞机的大部分部件能有效满足设计要求，可在装配时引入数字装配定位装置，飞机装配操作可由飞机的机器人操作系统优化，即飞机的数字定位应当指出，在飞机制造过程中，网络部件的数字定位技术可进一步提高飞机制造检查的效率，减少飞机部件装配误差，同时有效减少检查困难。
基于MBD的飞机结构件检验规划关键技术
基于MBD的飞机结构件检验规划关键技术摘要飞机结构件的检验规划技术影响着飞机的飞行性能，会对乘客的生命安全和国家财产造成严重的威胁。
对于飞机结构件的检验技术，我国的检验现状以二维图纸为准，随着技术的发展，MBD技术运用在当下的飞机构造检测中。
MBD 技术在国外航空企业的应用较早，实现产品设计、工装设计的三维制图，对于飞机结构件检验环节也实现了三维数字化表达，使得飞机的制造过程周期大大的缩短。
基于MBD技术的飞机结构件检验技术，我国还处于探讨阶段。
文章对MBD技术进行分析，为我国飞机结构件检验规划和数字化设计制造提供一些理论参考。
【关键词】模型定义技术飞机结构部件检验技术MBD是新一代产品定义技术,对于飞机结构件检验规划技术研究具有重要的作用,飞机是一种高精度,复杂性的工业产品,在进行飞机的加工制造和检测时候,对于飞机零部件的尺寸,公差计算具有严格的要求,本文就MBD技术进行了简单的概述,并就MBD技术在飞机结构件检验中的应用进行了分析一、我国的飞机结构件MBD检验技术现状1.1数字化结构分析技术目前我国部分航空企业虽然引进了先进的数字化测量设备，但各飞机主机厂在检验环节依然通过编制纸质检验计划指导检验工作，并没有形成以MBD为核心的制造检验一体化模式，无法指导下游部件的检验，如何实现真正的无图化、无纸化的三维数字化制造、装配与检验，将成为国内航空制造业今后发展的一个趋势。
因此，通过对基于模型的飞机部件数字化检验技术的研究，提出部件检验流程和关键环节，对实现部件数字化检验工作高效、规范进行，提高产品的研制质量，提升企业数字化水平具有重要意义。
1.2数字化检验流程飞机部件测量方式有很多，由于接触方式的不同大致分为接触式测量和非接触式测量。
非接触式测量主要是利用磁场、超声波、光学等手段，将物理模拟量通过适当的算法转化为零件表面的三维点信息。
其中基于光学的非接触式测量方法有激光三角法、结构光测量法、激光测距法等。
基于MBD技术的航空制造数控加工工艺实施应用
基于MBD技术的航空制造数控加工工艺实施应用摘要：MBD工艺模式在航空制造企业成功实施应用是一系统工程，首先要突破传统的二维观念认识，还要不断完善系统应用环境以及现场软件条件。
目前，航空制造企业正处于技术快速提升阶段，应从数字化制造技术入手，通过建立完善单一数据源的MBD工艺模式实施与应用，达到促进航空制造企业数字化制造技术快速发展的目的。
关键词：MBD；数控加工工艺；应用航天产品制造作为我国制造业的重要组成部分，其发展对国家制造业的水平起着重要的推动作用。
MBD全信息模型表达的工序模型可以作为数控加工工艺准备唯一数据源，工艺设计、工装设计、数控编程、加工仿真等应用重用一个MBD 模型数据源；在PDM 系统平台不断完善制造资源库和加工知识库，不断完善基于MBD 技术数控加工工艺模式，拓展PDM 系统平台的多元应用软件集成，实现典型零件工序建模、数控编程、仿真一体化以及数控工艺审批、更改等管理应用实践，不断完善基于MBD 技术数控加工工艺模式，促进航空制造企业数字化制造技术快速发展。
一、MBD 模型工艺信息的表达工艺信息MBD 模型上所表达的工艺属性信息以工艺路线的方式组织在各道工序和工步节点下。
以每道工序下的工序MBD 模型为单元节点，主要表达方面的信息：本道工序MBD 模型的几何形状信息、尺寸标注信息和与本道工序相关的工艺属性信息。
几何形状信息主要是指产品零件在制造过程中的每道工序MBD 模型自身的形状信息，包括本道工序需要加工的特征几何形状、特征所在位置和特征间的拓扑结构等。
尺寸标注信息主要包括产品零件的总体尺寸及工序MBD 模型的加工特征尺寸、公差、表面粗糙度、定位基准和技术要求等信息。
工艺属性信息主要指工序和工步下加工该特征所要用到的机床、刀具、工艺装备以及切削参数等。
通过自动创建的工序MBD模型来表达从最初状态的毛坯模型到最终状态的设计模型在加工过程中零件形状的演化过程，并按照工艺路线逐步建立工序、工步信息结构。
基于特征的飞机结构件数控加工工艺研究
基于特征的飞机结构件数控加工工艺研究摘要：本文介绍了飞机零件数控加工的背景，分析了飞机零件数控加工的特点和难点，应获取连接特性和尺寸信息，并根据网络信息评估网络的相对强度，根据通用信息对飞机结构件的相对强度进行评估，根据该功能对飞机结构的相对强度进行刚度校核，确定飞机零件切削参数优化模型，分析影响切削参数的因素，考虑对切削参数的影响，数控零件加工实验分析飞机部件编程和加工的典型特性，区分飞机部件的典型特性和组合，分析了不同测试方案的可行性。
关键词：飞机结构件；数控加工；装夹设计；参数优化一．飞机结构件数控加工工艺概述在现代飞机设计制造中，为了提高结构件的可靠性，飞机的结构件以厚壁和薄壁的总框架为基础。
因此，在设计和操作上具有物理精度高的优点。
以前的小零件焊接和激光焊接的处理率为90%或98%，大型五金件一起存放可以大大减少零件的数量和装配过程，减轻机器的重量。
提高飞机零部件的强度和可靠性，提高飞机生产质量。
飞机结构的结构主要取决于飞机的气动外形，其周长轮廓与其他部件的轮廓紧密对齐。
同时，薄壁结构弱化其结构，结构顶部复杂，底板厚度小于1mm。
为了满足精密装配的要求，飞机工业需要各种形状、部件的位置和尺寸等最大精度，都是高于上一代飞机的平均高精度。
飞机结构件复杂，操作困难。
这些部件具有复杂的理论形式，如机身形状、机翼形状和机身面积形状需要多个部件的组合。
这种薄壁结构容易变形。
有大量的薄壁和深壁，典型的组合结构比较薄弱。
由于飞机结构件的结构特征和精度要求，飞机结构件的数值控制加工有以下特点和难点。
首先是加工过程中容易变形。
飞机的结构复杂，特点类型多，结构件的紧固位置，例如开口管、飞边孔等必须考虑这一点。
第二，飞机的构造有丰富的薄壁构造和刚度。
因为加工中的切削参数的调整不恰当，所以会影响加工品质和效率的问题。
由于飞机的结构件加工特性的多样性，切削参数必须考虑特性的特性。
最后，由于飞机的结构件尺寸大，盲目性高，一般工艺只能在试验后加工。
基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用
基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用基于模型定义技术使三维模型成为产品设计生产过程中的唯一依据，这一应用必然改变传统的生产模式。
文章在基于模型定义技术的背景下，提出了飞机数字化装配工艺设计及应用模式，在该模式下，通过工艺方案设计和详细工艺设计，完成了三维装配指令的构建，从而为装配现场可视化提供了依据。
当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅速，三维数字化设计技术得到了广泛的应用。
特别是基于模型定义(Model-Based Definition，MBD)技术的实施，使三维模型取代二维图纸成为设计制造的唯一依据。
随着MBD技术的深入应用，必然会对工艺规划设计、车间生产应用等产生重大影响，引起数字化制造技术的重大变革，真正开启三维数字化制造时代。
本文在MBD技术背景下，对飞机数字化装配工艺设计及应用做一些阐述。
1 MBD技术1.1 MBD技术的内涵基于模型的定义(MBD)，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体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差标注规则和工艺信息表达方法。
从狭义上说，MBD就是对数字化模型进行规范化的全三维标注；从广义上说，MBD不仅是对模型进行三维标注，和传统的以工程图为核心授权资料的生产模式相比，以MBD数据集为唯一依据的制造技术带来了生产模式的变革，更有效地增加了数字化技术带来的便利。
1.2 MBD技术的意义在MBD的技术体系中，MBD数据集的内容包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息。
在数据管理系统和研制管理体系的控制下，各职能人员可以在一个产品模型上协同工作，提高了设计效率。
同时也提高了产品的可制造性。
其意义如图1所示。
图1 MBD技术的意义2 基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用模式MBD技术应用以前，装配工艺设计工作以工程图或工程图纸为主要工作依据。
采用MBD技术后，产品结构设计工作的结果是数字状态的三维数模，不再生成纸质形态的工程图纸。
基于MBD的飞机装配技术发展及应用分析
基于MBD的飞机装配技术发展及应用分析发布时间：2023-03-03T05:53:04.100Z 来源：《中国科技信息》2022年10月19期作者：刘强[导读] 在当前的飞机装配制造过程中，设计模型向实际产品传达的环节较多，相关工作人员需要对大量的装备进行装夹定位，从而导致装配过程中的装配协调线路较为复杂刘强哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150060摘要：在当前的飞机装配制造过程中，设计模型向实际产品传达的环节较多，相关工作人员需要对大量的装备进行装夹定位，从而导致装配过程中的装配协调线路较为复杂。
现阶段，为保证装配工作的精度，应用基于模型的定义（Model Based Definition，MBD）技术制定相应的装配方案，成为了保障零部件与工艺装备之间协调性的有效方式之一。
关键词：MBD；飞机装配技术；发展；应用；引言作为航空业的主要发展趋势，采用基于特征的三维表示(MBD)可以表明相关生产工作接近理想状态的效率。
基于MBD与飞机装配相关的工作，强调在给定数据集上存储多个部门的信息，加快产品设计速度，通过联合开发管理+数据管理，为产品提供更理想的制造能力。
现阶段，技术得到了更广泛的应用，围绕技术开展研究是大势所趋。
一、基于MBD的飞机装配工艺数据集定义为了进一步提高飞机装配效率，波音早在1990年代就在飞机制造过程中应用了基于MBD技术的数字装配技术。
在设计波音777飞机时，您可以zb .用数字三维模型替换组件的几何特征，用MBD技术替换传统的二维图纸，从而不仅避免了数据传输中可能出现的错误，还推动了飞机的数字无纸化开发。
近年来，科技的不断进步，使得MBD飞机装配技术在国内外的传播，使飞机制造过程各个领域的信息标准化，进一步提高了飞机数字三维模型制作的完整性和准确性。
采用MBD数据集装配飞机模块，提高了飞机装配的可靠性和准确性，导致了信息丰富、集成的装配方向。
二、相关技术优化策略探究（一）完善设计体系MBD在数字装配中的应用通常需要严格的装配指令。
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1） 准确性定义。采用主几何模型和公差定义， 保证飞机 结 构 件 的 位 置、形 状 和 误 差 的 准 确 定 义。 其中，主几何模型由坐标系统、基准面 / 基准线系统、
（ 1 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016； 2 成都飞机工业（ 集团） 有限责任公司，成都 610092）
摘 要： 针对当前基于特征的飞机结构件数控加工由于特征信息不完整导致的工艺决策、数控编程
以及在线检测自动化程度不高、质量不稳定、效率低等问题，提出了基于 MBD 和特征的飞机结构件
针对以上问题，提出了基于 MBD 和特征的飞机 结构件数控加工方法。该方法将 MBD 技术和特征 技术相结合，以飞机结构件 MBD 模型为唯一依据， 自动识别模型中的几何特征信息和非几何信息，并 根据该信息进行自动工艺决策、数控编程和在线检 测，提高了工艺决策、数控编程以及在线检测的质量 和自动化程度。
数控加工方法。该方法以飞机结构件 MBD 模型为唯一依据，自动识别模型中的几何特征信息和非
几何信息，并以此为基础进行自动工艺决策、数控编程和在线检测。MBD 模型中非几何信息的自
动获取大大减少了人工交互，避免了由于人员个体输入产生的数据异意性、不完整性和冗余性，提
高了工艺决策、数控编程和在线检测的自动化程度、质量和效率。根据以上研究，在 CATIA V5 平
包括通用公差和特定公差，通用公差应用于 公差
所有未标注特定公差的产品结构特征上
注解
对零件特定结构特征进行注解说明
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机械科学与技术
第 30 卷
征、槽特征、孔特征、轮廓特征和辅助特征五大类，每一 类加工特征根据加工走刀策略上的不同再细分为小 类［11］。根据工艺信息所在的几何元素，将工艺信息附 着在几何特征上。最终特征识别结果以 XML 文件的 方式存储。如图 3 所示，“孔． 1”结点表示孔特征，该结 点下的“孔顶面 1”、“孔顶面 2”、“孔壁面”等结点以 “Persistent Tag”值的形式表示孔特征的几何信息，而 “圆柱度”结点表示孔特征的工艺信息。
重要组成 部 分，主 要 包 括 框、梁、肋 等 多 种 类 型［1］。 为减轻重量，零件多采用等强度设计，形成各种复杂 型腔［2］。与一般机械零件相比，飞机结构件结构复 杂，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域， 加工特征类型、数目多，加工难度大。基于特征的数 控加工技术以特征为信息载体，能有效集成加工知 识和经验，是数控加工技术发展的重要趋势［3］。
以及主尺寸表面模型等内容组成，表达零件产品的 主要尺寸空间和几何外形特征； 而公差定义用来定 义特定结构特征上的尺寸、形状和位置误差。
2） 规范化定义。飞机结构件定义中包含各种各 样的规范化的文件和文本描述，这些非几何信息是产 品数字化定义的重要组成部分，包括标准说明、零件说 明、材料说明以及一些特定的加工工艺说明等。
2011 年 5 月 第 30 卷 第 5 期
机械科学与技术 Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering
May 2011 Vol． 30 No． 5
简建帮
基于 MBD 和特征的飞机结构件数控加工方法
简建帮1 ，洪建胜2 ，李迎光1
原料集合、或者制造产品所使用的半成品零件
审批状态
定义零件当前的审批状态
装配连接 包括铆接、焊接、密封、垫片补偿定义等
捕获
一个视角方向的信息记录，用于 显示模型中的几何元素和标注元素
视图 通过标注平面管理模型中的标注元素
标 基准 注 集 尺寸
用来确定生产对象上几何关系 所依据的点、线或面
对于要求检验和要求具有特殊几何尺寸 公差的零部件结构特征，标注其尺寸
用于对知识产权和有关管理信息的
标准说明
说明，定义的具体内容由设计公司 决定，比如： 工程内容概述、装配
说明、安装要求、版权说明等
零件说明
针对整个零件的制造工艺要求，包括零件 加工通用几何公差要求、精度要求、加工技术
及表面处理要求等信息
标注说明 对于零件特定结构特征的加工工艺需求
原材料需求的设计定义，包含了相关的原材料、 材料描述
3） 面向工艺的定义。由于 MBD 模型是数字量 传递体系的基础，为了减少传递环节中定义内容的 增减所带来的问题，需要在设计阶段考虑后续的制 造工艺和质量控制，比如装配时的安装定义信息，如 铆接、密封定义。
飞机结构件 MBD 模型的结构特征树以分类结 点的方式表达飞机结构件的所有几何和非几何信 息，结点类型及说明如表 1 所示。图 1 为某飞机框 类零件在 CATIA 中的 MBD 模型。
Based on Model Based Definition and Feature
Jian Jianbang1，Hong Jiansheng2，Li Yingguang1
（ 1 College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016； 2 Chengdu Aircraft Industrial （ Group） Co． Ltd，Chengdu 610092）
在传统以二维工程图纸为主、三维实体模型为 辅的模式下，基于特征的飞机结构件数控加工技术
第5 期
简建帮等： 基于 MBD 和特征的飞机结构件数控加工方法
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具有如下不足： 1） 工艺决策自动化程度不高、效率低。基于特
征的工艺决策以附加工艺信息的几何特征为信息载 体，采 用 基 于 规 则 / 知 识 的 推 理 进 行 自 动 工 艺 决 策［4，5］。由于采用三维 CAD 模型表达几何信息，而 公差、精度、表 面 粗 糙 度 等 非 分 散 在 二 维 工 程 图 纸 中，特征识别方法一般是自动识别零件的几何信息， 非几何信息需要人机交互输入［6］，效率低。
1 基于 MBD 的飞机结构件定义 MBD（ model based definition） ，即基于模型的定
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，它详细规定了三维模型中产品尺 寸、公 差 的 标 注 规 则 和 工 艺 信 息 的 表 达 方 式［8］。 MBD 在 2003 年被 ASME 批准为机械产品工程模型 的定义标准，标准号为 ASME Y14. 41［9］。随后，Siemens PLM Software、PTC、Dassualt 等公司将该标准应 用于各自的 CAD 系统中，支持三维标注。ISO 组织 借鉴 ASME Y14. 41 标准制定了 ISO16792 标准，为 欧洲以及亚洲等国家的用户提供支持［10］。
飞机结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的
收稿日期： 2009-12-03 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 50905087） ，国家科技重大专项
项 目 （ 2010ZX04015 － 011 ） ，航 空 科 学 基 金 项 目 （ 2010ZE52057） 和江苏省高校自然科学基金基础研究项 目（ 10KJB460003） 资助 作者简介： 简建帮（ 1985 － ） ，硕士研究生，研究方向为 CAD / CAPP / CAM / PDM，jianjianbang@ nuaa． edu． cn； 李迎光（ 联系人） ， 教授，博导，welcome． li@ nuaa． edu． cn
台上开发了基于 MBD 和特征的飞机结构件数控加工系统，该系统已在国内某大型航空企业中得到
良好应用。
关 键 词： MBD； 特征； 飞机结构件； 数控加工； 在线检测
中图分类号： TP391
文献标识码： A
文章编号： 1003-8728（ 2011） 05-0756-05
A NC Machining Method for Aircraft Structural Parts
表 1 飞机结构件 MBD 模型的结构特征树结点类型及说明
结点类型 零件实体 外部参零件实体特征造型 关联到其它产品实例的几何元素 创建本模型实体特征时所需的
基本几何元素，如点、线、面等 坐标系统和基准面信息
由字母和数字组成的分类编号，
标记
用于识别各商品，以进行出口控制
2） 数控编程返工修改量大。当前基于特征的 CAPP 系统大多采用“模板 + 推理”方式生成工艺规 程指导加工。特征非几何信息的缺失导致自动工艺 决策结果不完整，数控编程过程中需人工添加工序 或工步，且需反馈至工艺决策，修改量大，效率低。
3） 在线检测人工输入量大。基于特征的在线 检测能自动根据检测特征生成检测数据点，对零件 进行在线 检 测［7］。 但 作 为 检 测 依 据 的 零 件 公 差 等 信息需要人工根据二维图纸输入，工作量大，效率低 且数据正确性难以保证。
Abstract： To solve the problems of low automatization degree，instability of quality and low efficiency in process planning，NC program and on-line inspection，which is caused by incomplete feature information in current featurebased NC machining for aircraft structural parts，a NC machining method based on model based definition（ MBD） and feature for aircraft structural parts is proposed． This method uses MBD model of aircraft structural parts as the only basis，recognizes the geometry feature and non-geometric information in the model automatically，and makes automatic process planning，NC program and on-line inspection． The automatic acquisition of non-geometric information in MBD model reduces manual interaction significantly，avoids different views，incompleteness and redundancy of data due to the entry by individual，as well as improves automatization degree，quality and efficiency of process planning，NC program and on-line inspection． Based on these studies，a NC machining system based on MBD and feature for aircraft structural parts on the CATIA V5 platform is developed and it is used well in a domestic large aviation enterprise． Key words： MBD； feature； aircraft structural parts； numerical control（ NC） machining； on-line inspection