【正文】 ement）系統(tǒng)進行管理 在綜合工作說明 IWS中的產品結構樹以及其它相關的工藝信息，通過自動零件表生成器 APL－ G（ Automated Part List Generator），輸入到自動零件表系統(tǒng)中進行存儲 至此，數字化產品設計的完整信息已經基本建立，由此可見，產品設計結果體現在兩個方面：一個是產品幾何信息，存儲在 IDM系統(tǒng)中的數據集中，另一部分是產品的非幾何信息，包括產品結構樹和工藝信息存儲于 APL系統(tǒng)中。 27 飛機數字化制造過程 飛機的數字化制造過程大體上是與飛機的設計工作同時展開的，制造技術人員和設計員在同一協(xié)同設計組中并行工作。所以，在零件制造過程中的加工定位、裝配過程中的定位基準選擇，工裝夾具的確定等都應細致考慮到關鍵特性。 數控程編人員和產品設計及制造工藝人員協(xié)同工作的數字化定義模式，考慮到了數控加工過程的各種問題，包括零件的表面定義是否有利于數控加工、加工過程的工藝問題、有否刀具干涉和過切等情況 34 5. 工廠車間布置和地面支持裝備 制造工程部門定義產品零組件和工裝的三維數字化模型的同時，還可以構造整個車間的三維模型和地面支持裝備的三維實體模型。 37 飛機數字化裝配系統(tǒng) 部件 (段 )數字化裝配系統(tǒng) 部件數字化對接總裝配系統(tǒng) 飛機數字化裝配系統(tǒng)涉及到的技術 應用產品數字化定義，基于數字化標準工裝的協(xié)調技術 數字化模擬仿真技術 軟件技術 自動化控制和機械隨動定位技術 數字化測量技術 飛機數字化裝配系統(tǒng)針對飛機機體結構特點，綜合應用這些技術形成飛機無型架定位數字化裝配集成系統(tǒng)，實現機體主要結構的無型架定位數字化裝配及部件數字化對接總裝配工作；實現裝配過程中定位、調整、夾緊等工作的數字化控制。 44 數字化標準工裝協(xié)調方法（也稱數字化協(xié)調方法），是一種先進的基于數字化標準工裝定義的協(xié)調互換技術，它能保證生產用工藝裝備之間、生產工藝裝備與產品之間、產品部件和組件之間的尺寸和形狀的協(xié)調互換。 依據飛機產品的不同需要而設計，具有多個自由度，通過可調轉接器依附于靜態(tài)框架上，根據不同的產品特征而配置不同的動態(tài)模塊。 ? 采用柔性制造技術的企業(yè)，平時能滿足品種多變而批量很小的生產需求，戰(zhàn)時能迅速擴大生產能力，而且產品質優(yōu)價廉 。在我國與美國合作生產的 MD90和 B737－700飛機部件中都采用了這一先進的 CAT工業(yè)測量系統(tǒng)，收到了良好的效果。 圖 521 59 ? 圖 522為機身部件柔性裝配系統(tǒng)對接工作過程示意圖，系統(tǒng)工作時，由柔性定位工裝來支撐和夾持飛機部件，多個柔性定位工裝組成定位工作站。 ? 在這種測量系統(tǒng)中，四個發(fā)射器安裝在光學座上，或者固定在測量區(qū)域的各個角上，發(fā)射器的有效范圍為 49m，接收器是用光電檢測器構成的38mm的球體。 ? 據統(tǒng)計， B737新一代飛機標準工裝減少了 80%， F35的研制過程中標準工裝減少了 90%，法國達索公司最新研制的小型公務機 Falcon傳統(tǒng)的工裝減到零，可見飛機數字化裝配系統(tǒng)對飛機研制的重要意義。這種方法不僅造成設計改動量大、產品開發(fā)周期長，而且使產品成本高。這種工作方式依賴于產品開發(fā)中各學科、各職能部門的人員的相互合作、相互信任和信息共享，通過彼此間有效地通信和交流，盡早考慮產品整個生命周期中的所有因素，盡快發(fā)現并解決問題，以達到各項工作的協(xié)調一致。 ? （ 2）降低產品整個生命周期的成本 ? 并行工程追求的降低成本是指降低產品整個生命周期的成本，它不僅包括設計、制造、裝配、檢驗等的成本，而且還包括產品使用過程中能源、維修等的消耗。 73 ? 圖 529為采用與未采用并行工程的工程更改量的比較，從圖中可以看出，與傳統(tǒng)工程方法相比 ,并行工程的更改量明顯減少 ,且大部分更改在產品交付以前完成。 75 并行工程的關鍵技術 ? 要實現并行工程的最終目標，需要從兩個方面來保證：一是從管理方面；二是從技術方面，兩者相輔相成，缺一不可，前者是基本前提，后者是技術支持。而且，其中信息的流向是雙向的。在 DFM中包含著設計與制造兩個方面，傳統(tǒng)上制造都是考慮設計要求的，但是設計考慮制造上的要求不夠充分，在 DFM中必須充分考慮制造要求，一般通過可制造性評價來實現。產品數據交換國際標準PDES/STEP正是在上述指導下發(fā)展起來的，目前已被產業(yè)界接受，成為發(fā)展新一代企業(yè)產品數據交換和集成的基礎。這不僅要求有統(tǒng)一的產品定義模型，還要有統(tǒng)一的知識表達模型，以表達產品制造、設備、管理等知識。 ? 上世紀九十年代， B777客機首開全數字化設計與制造的先河，把人類對無紙化生產的憧憬變成了現實，在這個巨大成功背后的是前所未有的數字化協(xié)同工作環(huán)境，使 8000多人組成的 238個獨立團隊高效率、并行協(xié)調的工作，完成對 10萬余個零部件的數字化定義，實現了整機的數字化預裝配。 84 第五章 完 85 縮寫說明： BOM物料清單 ? BOM的英文全稱為 Bill of Material，中文翻譯為物料清單或產品清單，或產品信息表。 ERP系統(tǒng)集信息技術與先進管理思想于一身，成為現代企業(yè)的運行模式，反映時代對企業(yè)合理調配資源，最大化地創(chuàng)造社會財富的要求，成為企業(yè)在信息時代生存、發(fā)展的基石。 ? 你如果有個裝配件，那么他的二級三級零件所組成的表格就叫 BOM表了。馬丁公司以基于協(xié)同平臺的全球化虛擬企業(yè)和覆蓋飛機全生命周期的數字化技術，贏得了新一代聯合攻擊戰(zhàn)斗機的研制任務。同時對設計進行評估，指出存在的問題，提出企業(yè)所能達到的改進目標。 80 并行協(xié)同的研制模式 ? 為了實現并行工程，首先要實現設計人員的集成，“協(xié)同工作（ Team work）”是并行工程系統(tǒng)正常運轉的首要條件，需要組織一個包括與產品開發(fā)全過程有關的各部門的工作技術人員的多功能小組，小組成員在設計階段協(xié)同工作，設計產品的同時設計有關過程。從產品數據管理的對象來看，主要分為兩大類：一類是有關產品的定義信息，包括幾何、拓撲、特征、精度、規(guī)范、工藝和性能等方面的信息；另一類是產品結構、開發(fā)過程相關的管理信息。 77 2. DFX技術 ? DFX技術思想貫穿企業(yè)開發(fā)過程的始終，涉及產品開發(fā)制造、裝配、檢測、維護、報廢處理等各個階段。 76 1. CAX技術 ? CAX是 CAD、 CAM、 CAPP、 CAE等的簡稱。相反，并行工程強調所有設計工作要在生產開始前完成。此外，由于與產品有關的生產過程在設計階段就已確定，一系列的生產準備工作可大大提前進行，可以縮短生產準備時間，從而縮短產品的開發(fā)周期。 圖 528（見下頁）為串行工作模式與并行工作模式的比較，從圖中可以看出，現在的數字化設計通過采用并行設計，比以往串行設計大大節(jié)省了時間，縮短了設計周期，從而使成本大為降低，這對制造企業(yè)在市場競爭中獲取優(yōu)勢至關重要 。 ? 因此， 在計算機技術、數字化建模技術及互聯網技術的支撐下， 企業(yè)開始進行并行工程的設計制造模式，并取得了顯著的效益。這種方法的目的是使產品開發(fā)人員從一開始的概念形成到投放市場的整個產品生命周期中，就要考慮到質量、成本、開發(fā)時間和用戶需求等所有組成因素。 62 ? 對傳統(tǒng)的經緯儀和激光跟蹤儀而言，用戶在某一時刻只能測量一個目標，而 IGPS測量系統(tǒng)能夠同時測量 25個目標。 激光測量與補償定位系統(tǒng)的工作原理如圖所示。 通過 A、 B兩處的經緯儀互瞄及分別觀測目標 P，得到的觀測值（角度值）通過三角運算，就可以計算出被觀測點 P的坐標值。 54 數字化測量與定位技術 ? 現代先進的數字化測量技術不僅用在產品的最后檢驗中，更重要的是應用到工藝裝備和產品的生產過程中，它在很大程度上改變了飛機零件的制造和裝配方法。 如圖 517所示 51 圖 517數字化柔性裝配工裝的控制策略 數字化集成 控制系統(tǒng) 機構隨動 定位裝置 52 柔性裝配技術特點 ? 柔性裝配技術與使用大量專用型架的傳統(tǒng)裝配技術相比不僅能夠適應不同的部件對象，還能大幅度提高裝配精度。 45 飛機柔性裝配系統(tǒng) 飛機柔性裝配技術是考慮裝配對象變化較快的航空產品本身特征， 基于飛機產品數字化定義， 通過對飛機柔性裝配流程、數字化裝配技術、裝配工裝設計、裝配工藝優(yōu)化、自動定位與控制技術、測量、精密鉆孔、伺服控制、夾持等的綜合， 以實現飛機零部件快速精確的定位和裝配，減少裝配工裝種類和數量的裝配技術。機身段部件的調整是由幾個機械隨動定位器根據激光跟蹤儀測得的數據，隨時調整機身段在 X、 Y和 Z方向上的位置而實現定位。 IWS中包括產品結構、制造工藝、工裝設計等方面的信息，由它進一步生成自動零件表 APL，在 APL表中有詳細的零部件結構、制造方法、工藝規(guī)范以及有關材料參數等多項信息。 一般來說，裝配件的關鍵特征將傳遞到組成它的零件上。 關鍵特性的數量和范圍對以后減少零組件的制造問題有著十分重要的意義，對產品的性能和疲勞強度也有很大影響。 如為了加速設計進度、提高工作效率，還應開發(fā)標準零件庫。 24 4. 零件結構設計和零件表生成 在飛機產品數字化定義的基礎上，進一步對零組件進行結構設計，如圖所示。 （ 3）第三階段數字化預裝配 — 三級數字樣機 三級數字樣機是對詳細設計的零部件進行完整的數字化預裝配，如飛機上的管道系統(tǒng)、空氣管路、燃油管線、液壓管路、角片支架、緊固件和連接孔等的制造和安裝等都在三級數字樣機上完成，它是數字化預裝配的最后階段 。 DIP代表了飛機初始的一級數字樣機，其中包括系統(tǒng)安排、空間分配和飛機外形線等，如下圖所示。 數字化預裝配過程中需要確定對接面、檢查設計集成、確定有無干涉現象、安排管線系統(tǒng)并支持所有設計開發(fā)工作。如波音公司在 B777機型的研制中采用數字化制造技術，使制造成本降低了 3 0 %～ 4 0 % 、產品開發(fā)周期縮短了 40%～ 60%，縮短了研制和交貨的周期。 實體模型可提供三維形體的最完整的幾何、拓撲信息和特征信息，在此基礎上，可以實現有限元分析中的網格自動劃分、加工和裝配工藝過程的自動設計，數控加工刀具軌跡的自動生成和校驗、加工過程和機器人操作的動態(tài)仿真、空間布置和運動機構的干涉檢查，視景識別的幾何模型建立，人機工程的環(huán)境模擬等過程。與 PDM常常相關的術語有：電子數據庫、過程或過程控制、結構、配置管理 /改變控制、接口和集成等。 ? CAPP是將產品設計信息轉換為各種加工制造、管理信息的關鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)信息化建設中聯系設計和生產的紐帶，同時也為企業(yè)的管理部門提供相關的數據，是企業(yè)信息交換的中間環(huán)節(jié)。由此可見， 數字制造系統(tǒng)是一個涉及到多種過程、多種行為和多種對象的復雜系統(tǒng)。1 2023/2/26 現代飛行器制造工藝學 航空科學與工程學院 教師： 何景武 辦公地點：新主樓 C座 C1120室 聯系電話： 8233