【正文】 ement）系統(tǒng)進(jìn)行管理 在綜合工作說明 IWS中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹以及其它相關(guān)的工藝信息，通過自動(dòng)零件表生成器 APL－ G（ Automated Part List Generator），輸入到自動(dòng)零件表系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ) 至此，數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完整信息已經(jīng)基本建立，由此可見，產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是產(chǎn)品幾何信息，存儲(chǔ)在 IDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集中，另一部分是產(chǎn)品的非幾何信息，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和工藝信息存儲(chǔ)于 APL系統(tǒng)中。 27 飛機(jī)數(shù)字化制造過程 飛機(jī)的數(shù)字化制造過程大體上是與飛機(jī)的設(shè)計(jì)工作同時(shí)展開的，制造技術(shù)人員和設(shè)計(jì)員在同一協(xié)同設(shè)計(jì)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(zhǔn)選擇，工裝夾具的確定等都應(yīng)細(xì)致考慮到關(guān)鍵特性。 數(shù)控程編人員和產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝人員協(xié)同工作的數(shù)字化定義模式，考慮到了數(shù)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(shù)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(chǎn)品零組件和工裝的三維數(shù)字化模型的同時(shí)，還可以構(gòu)造整個(gè)車間的三維模型和地面支持裝備的三維實(shí)體模型。 37 飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng) 部件 (段 )數(shù)字化裝配系統(tǒng) 部件數(shù)字化對(duì)接總裝配系統(tǒng) 飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)涉及到的技術(shù) 應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)字化定義，基于數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的協(xié)調(diào)技術(shù) 數(shù)字化模擬仿真技術(shù) 軟件技術(shù) 自動(dòng)化控制和機(jī)械隨動(dòng)定位技術(shù) 數(shù)字化測(cè)量技術(shù) 飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)針對(duì)飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合應(yīng)用這些技術(shù)形成飛機(jī)無型架定位數(shù)字化裝配集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)體主要結(jié)構(gòu)的無型架定位數(shù)字化裝配及部件數(shù)字化對(duì)接總裝配工作；實(shí)現(xiàn)裝配過程中定位、調(diào)整、夾緊等工作的數(shù)字化控制。 44 數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝協(xié)調(diào)方法（也稱數(shù)字化協(xié)調(diào)方法），是一種先進(jìn)的基于數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義的協(xié)調(diào)互換技術(shù)，它能保證生產(chǎn)用工藝裝備之間、生產(chǎn)工藝裝備與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品部件和組件之間的尺寸和形狀的協(xié)調(diào)互換。 依據(jù)飛機(jī)產(chǎn)品的不同需要而設(shè)計(jì)，具有多個(gè)自由度，通過可調(diào)轉(zhuǎn)接器依附于靜態(tài)框架上，根據(jù)不同的產(chǎn)品特征而配置不同的動(dòng)態(tài)模塊。 ? 采用柔性制造技術(shù)的企業(yè)，平時(shí)能滿足品種多變而批量很小的生產(chǎn)需求，戰(zhàn)時(shí)能迅速擴(kuò)大生產(chǎn)能力，而且產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉 。在我國與美國合作生產(chǎn)的 MD90和 B737－700飛機(jī)部件中都采用了這一先進(jìn)的 CAT工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)，收到了良好的效果。 圖 521 59 ? 圖 522為機(jī)身部件柔性裝配系統(tǒng)對(duì)接工作過程示意圖，系統(tǒng)工作時(shí)，由柔性定位工裝來支撐和夾持飛機(jī)部件，多個(gè)柔性定位工裝組成定位工作站。 ? 在這種測(cè)量系統(tǒng)中，四個(gè)發(fā)射器安裝在光學(xué)座上，或者固定在測(cè)量區(qū)域的各個(gè)角上，發(fā)射器的有效范圍為 49m，接收器是用光電檢測(cè)器構(gòu)成的38mm的球體。 ? 據(jù)統(tǒng)計(jì)， B737新一代飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工裝減少了 80%， F35的研制過程中標(biāo)準(zhǔn)工裝減少了 90%，法國達(dá)索公司最新研制的小型公務(wù)機(jī) Falcon傳統(tǒng)的工裝減到零，可見飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)研制的重要意義。這種方法不僅造成設(shè)計(jì)改動(dòng)量大、產(chǎn)品開發(fā)周期長，而且使產(chǎn)品成本高。這種工作方式依賴于產(chǎn)品開發(fā)中各學(xué)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(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素，盡快發(fā)現(xiàn)并解決問題，以達(dá)到各項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)一致。 ? （ 2）降低產(chǎn)品整個(gè)生命周期的成本 ? 并行工程追求的降低成本是指降低產(chǎn)品整個(gè)生命周期的成本，它不僅包括設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)等的成本，而且還包括產(chǎn)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(chǎn)品交付以前完成。 75 并行工程的關(guān)鍵技術(shù) ? 要實(shí)現(xiàn)并行工程的最終目標(biāo)，需要從兩個(gè)方面來保證：一是從管理方面；二是從技術(shù)方面，兩者相輔相成，缺一不可，前者是基本前提，后者是技術(shù)支持。而且，其中信息的流向是雙向的。在 DFM中包含著設(shè)計(jì)與制造兩個(gè)方面，傳統(tǒng)上制造都是考慮設(shè)計(jì)要求的，但是設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換國際標(biāo)準(zhǔn)PDES/STEP正是在上述指導(dǎo)下發(fā)展起來的，目前已被產(chǎn)業(yè)界接受，成為發(fā)展新一代企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換和集成的基礎(chǔ)。這不僅要求有統(tǒng)一的產(chǎn)品定義模型，還要有統(tǒng)一的知識(shí)表達(dá)模型，以表達(dá)產(chǎn)品制造、設(shè)備、管理等知識(shí)。 ? 上世紀(jì)九十年代， B777客機(jī)首開全數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的先河，把人類對(duì)無紙化生產(chǎn)的憧憬變成了現(xiàn)實(shí)，在這個(gè)巨大成功背后的是前所未有的數(shù)字化協(xié)同工作環(huán)境，使 8000多人組成的 238個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)高效率、并行協(xié)調(diào)的工作，完成對(duì) 10萬余個(gè)零部件的數(shù)字化定義，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的數(shù)字化預(yù)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(chǎn)品清單，或產(chǎn)品信息表。 ERP系統(tǒng)集信息技術(shù)與先進(jìn)管理思想于一身，成為現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)行模式，反映時(shí)代對(duì)企業(yè)合理調(diào)配資源，最大化地創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的要求，成為企業(yè)在信息時(shí)代生存、發(fā)展的基石。 ? 你如果有個(gè)裝配件，那么他的二級(jí)三級(jí)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(tái)的全球化虛擬企業(yè)和覆蓋飛機(jī)全生命周期的數(shù)字化技術(shù)，贏得了新一代聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)的研制任務(wù)。同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，指出存在的問題，提出企業(yè)所能達(dá)到的改進(jìn)目標(biāo)。 80 并行協(xié)同的研制模式 ? 為了實(shí)現(xiàn)并行工程，首先要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的集成，“協(xié)同工作（ Team work）”是并行工程系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要條件，需要組織一個(gè)包括與產(chǎn)品開發(fā)全過程有關(guān)的各部門的工作技術(shù)人員的多功能小組，小組成員在設(shè)計(jì)階段協(xié)同工作，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同時(shí)設(shè)計(jì)有關(guān)過程。從產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的對(duì)象來看，主要分為兩大類：一類是有關(guān)產(chǎn)品的定義信息，包括幾何、拓?fù)?、特征、精度、?guī)范、工藝和性能等方面的信息；另一類是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、開發(fā)過程相關(guān)的管理信息。 77 2. DFX技術(shù) ? DFX技術(shù)思想貫穿企業(yè)開發(fā)過程的始終，涉及產(chǎn)品開發(fā)制造、裝配、檢測(cè)、維護(hù)、報(bào)廢處理等各個(gè)階段。 76 1. CAX技術(shù) ? CAX是 CAD、 CAM、 CAPP、 CAE等的簡稱。相反，并行工程強(qiáng)調(diào)所有設(shè)計(jì)工作要在生產(chǎn)開始前完成。此外，由于與產(chǎn)品有關(guān)的生產(chǎn)過程在設(shè)計(jì)階段就已確定，一系列的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作可大大提前進(jìn)行，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，從而縮短產(chǎn)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(xiàn)在的數(shù)字化設(shè)計(jì)通過采用并行設(shè)計(jì)，比以往串行設(shè)計(jì)大大節(jié)省了時(shí)間，縮短了設(shè)計(jì)周期，從而使成本大為降低，這對(duì)制造企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭中獲取優(yōu)勢(shì)至關(guān)重要 。 ? 因此， 在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化建模技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下， 企業(yè)開始進(jìn)行并行工程的設(shè)計(jì)制造模式，并取得了顯著的效益。這種方法的目的是使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始的概念形成到投放市場(chǎng)的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，就要考慮到質(zhì)量、成本、開發(fā)時(shí)間和用戶需求等所有組成因素。 62 ? 對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀和激光跟蹤儀而言，用戶在某一時(shí)刻只能測(cè)量一個(gè)目標(biāo)，而 IGPS測(cè)量系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)量 25個(gè)目標(biāo)。 激光測(cè)量與補(bǔ)償定位系統(tǒng)的工作原理如圖所示。 通過 A、 B兩處的經(jīng)緯儀互瞄及分別觀測(cè)目標(biāo) P，得到的觀測(cè)值（角度值）通過三角運(yùn)算，就可以計(jì)算出被觀測(cè)點(diǎn) P的坐標(biāo)值。 54 數(shù)字化測(cè)量與定位技術(shù) ? 現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)不僅用在產(chǎn)品的最后檢驗(yàn)中，更重要的是應(yīng)用到工藝裝備和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，它在很大程度上改變了飛機(jī)零件的制造和裝配方法。 如圖 517所示 51 圖 517數(shù)字化柔性裝配工裝的控制策略 數(shù)字化集成 控制系統(tǒng) 機(jī)構(gòu)隨動(dòng) 定位裝置 52 柔性裝配技術(shù)特點(diǎn) ? 柔性裝配技術(shù)與使用大量專用型架的傳統(tǒng)裝配技術(shù)相比不僅能夠適應(yīng)不同的部件對(duì)象，還能大幅度提高裝配精度。 45 飛機(jī)柔性裝配系統(tǒng) 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是考慮裝配對(duì)象變化較快的航空產(chǎn)品本身特征， 基于飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義， 通過對(duì)飛機(jī)柔性裝配流程、數(shù)字化裝配技術(shù)、裝配工裝設(shè)計(jì)、裝配工藝優(yōu)化、自動(dòng)定位與控制技術(shù)、測(cè)量、精密鉆孔、伺服控制、夾持等的綜合， 以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零部件快速精確的定位和裝配，減少裝配工裝種類和數(shù)量的裝配技術(shù)。機(jī)身段部件的調(diào)整是由幾個(gè)機(jī)械隨動(dòng)定位器根據(jù)激光跟蹤儀測(cè)得的數(shù)據(jù)，隨時(shí)調(diào)整機(jī)身段在 X、 Y和 Z方向上的位置而實(shí)現(xiàn)定位。 IWS中包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造工藝、工裝設(shè)計(jì)等方面的信息，由它進(jìn)一步生成自動(dòng)零件表 APL，在 APL表中有詳細(xì)的零部件結(jié)構(gòu)、制造方法、工藝規(guī)范以及有關(guān)材料參數(shù)等多項(xiàng)信息。 一般來說，裝配件的關(guān)鍵特征將傳遞到組成它的零件上。 關(guān)鍵特性的數(shù)量和范圍對(duì)以后減少零組件的制造問題有著十分重要的意義，對(duì)產(chǎn)品的性能和疲勞強(qiáng)度也有很大影響。 如為了加速設(shè)計(jì)進(jìn)度、提高工作效率，還應(yīng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)零件庫。 24 4. 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件表生成 在飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)零組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖所示。 （ 3）第三階段數(shù)字化預(yù)裝配 — 三級(jí)數(shù)字樣機(jī) 三級(jí)數(shù)字樣機(jī)是對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行完整的數(shù)字化預(yù)裝配，如飛機(jī)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(jí)數(shù)字樣機(jī)上完成，它是數(shù)字化預(yù)裝配的最后階段 。 DIP代表了飛機(jī)初始的一級(jí)數(shù)字樣機(jī)，其中包括系統(tǒng)安排、空間分配和飛機(jī)外形線等，如下圖所示。 數(shù)字化預(yù)裝配過程中需要確定對(duì)接面、檢查設(shè)計(jì)集成、確定有無干涉現(xiàn)象、安排管線系統(tǒng)并支持所有設(shè)計(jì)開發(fā)工作。如波音公司在 B777機(jī)型的研制中采用數(shù)字化制造技術(shù)，使制造成本降低了 3 0 %～ 4 0 % 、產(chǎn)品開發(fā)周期縮短了 40%～ 60%，縮短了研制和交貨的周期。 實(shí)體模型可提供三維形體的最完整的幾何、拓?fù)湫畔⒑吞卣餍畔?，在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)有限元分析中的網(wǎng)格自動(dòng)劃分、加工和裝配工藝過程的自動(dòng)設(shè)計(jì)，數(shù)控加工刀具軌跡的自動(dòng)生成和校驗(yàn)、加工過程和機(jī)器人操作的動(dòng)態(tài)仿真、空間布置和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的干涉檢查，視景識(shí)別的幾何模型建立，人機(jī)工程的環(huán)境模擬等過程。與 PDM常常相關(guān)的術(shù)語有：電子數(shù)據(jù)庫、過程或過程控制、結(jié)構(gòu)、配置管理 /改變控制、接口和集成等。 ? CAPP是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造、管理信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)信息化建設(shè)中聯(lián)系設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的紐帶，同時(shí)也為企業(yè)的管理部門提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，是企業(yè)信息交換的中間環(huán)節(jié)。由此可見， 數(shù)字制造系統(tǒng)是一個(gè)涉及到多種過程、多種行為和多種對(duì)象的復(fù)雜系統(tǒng)。1 2023/2/26 現(xiàn)代飛行器制造工藝學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院 教師： 何景武 辦公地點(diǎn)：新主樓 C座 C1120室 聯(lián)系電話： 8233