MBD技术在飞机装配中国内外的应用现状分析

赵东艳

摘 要 经济科技的发展使得数字化装配工艺在飞机制造业中有着极大的作用，它要求产品信息传递数字化、工艺规划与仿真过程可视化等，这可以将飞机产品的研制周期缩短，降低研制的成本从而提高产品的质量。本篇文章将对MBD技术在飞机装置装配中国内外的应用的现状进行思考分析，旨在进一步提高其质量。

关键词 MBD技术；飞机装配；具体应用

随着MBD技术在飞机中的应用，用三维数模完全二维图纸，它使得飞机研制的效率和质量有进一步的提升，为企业创造了一定的经济效益。近几年，我们可以发现国外飞机在国内转包生产，这使得MBD技术进入到国内的企业中，这对于我国飞机研制有很大的帮助。本篇文章将对MBD技术在飞机装配中国内外的应用现状进行思考分析。

1 MBD技术的概述

MBD技术是美国机械工程师协会和波音公司经过长时间研究或产生的，这对于飞机装配行业等有着很大的帮助。接下来就对该技术进行思考介绍，主要有以下几个方面：

1.1 MBD技术的内涵

MBD技术是用集成的三维体模型来表达产品定义信息的方式，它是将二维图纸上的几何形状信息、尺寸与公差等通过三维实体的模型展现出来。这种方式将传统上使用二维实体模型描述几何形状的信息，用三维可以将产品的尺寸等信息通过数字化定义。

1.2 MBD的数据集表达方式

在CATIA环境下，完整的MBD数据主要由设计模型、标注以及属性这三个部分组成。其中设计模型主要是指外部参考、构造几何、工程几何以及零件几何体，外部参考主要是指模型中关联到其他产品实例的几何元素，它们是产品模型间关联关系的载体，可以驱动其他线框、表面和实体模型元素的定义；工程几何主要是有坐标系统和基准面两种，它们是模型建立的基础；构造几何主要是用来保存建模过程中的必需信息，而不是用来描述制造工艺等内容的，通过在外部参考信息和工程几何信息的基础上去构建模型中需要的数据。零件几何体描述的是祖自宏零件实体形状的模型几何，包括建模过程中生成的一系列特征。

一般对其标注有尺寸、基准、公差、粗糙度等信息，尺寸、基准、公差等信息在三维模型上直接表达出来，标准中的信息可能会存在一定的联系，模型使用者可以通过该种联系对于模型所要表达的内容有着清楚的了解[1]。

2 MBD技术在飞机装配中国内外的具体应用

从上面的文章中对于MBD技术有一定的了解，接下来就对MBD技术在飞机装配中国内外的具体应用进行思考分析，主要有以下几个方面：

2.1 MBD技术在飞机工程设计上的应用

在我国飞豹飞机是最早设计三维数字化设计的飞机型号，主要是利用飞豹飞机的二维图纸、模线样板等完成对于飞豹飞机的建模工作，该种方式可以算为逆向工程范畴，在严格意义上还不能够被认定为是数字化设计。真正采用三维数字化设计的技术是ARJ21支线客机，它是将三维数据化模型、二维工程图以及零组件明细表合成，这使得飞机设计的协调性大大提高。同时，利用其他技术可以减少结构与结构之间、结构与系统中之间的不协调因素，但是因为该型号的产品三维数字化模型中还不存在定义零组件的制造属性，这些属性以及加工要求等都会在二维工程图等技术文件上体现出来，但是严格说来它仍然不属于MBD技术范围之内。AJR21客机所采用的设计方法在工程设计技术上是有很大的进步，但是就其制造系统而言还是有一定局限性的。随着科技经济的发展，对于MBD技术的研究也更加深入，我国对其相关标准进行研究并制定出一些的規范。利用该技术可以结束二维工程图的使用，这减少了工作人员的工作负担，同时将研制周期也大大缩短。在我国大型客机C919就使用了MBD技术进行全机三维数字化定义。

2.2 MBD技术在飞机制造工艺设计上的应用

从相关数据中可以看出我国的很多主机厂都是对老型号进行改造的，新型号相对而言很少，传统的型号都是在20世纪或者是20世纪五六十年代产出的，技术水平相对比较低，它们主要是采用了模线样板、纸质二维工程图等对飞机产品进行了表达。因为产品的图纸和工装图纸的数量很大，故相关工作人员需要具有较好的识图能力和耐心才可以保障工作的质量。二维图纸的表现力相对比较差，设计图纸在设计的过程中也存在不协调的部分，这使得工作会耗费较多的时间；很多产品存在的不协调性在实际制造的时候才被发现，这使得企业会浪费一定的资金。同时，工艺文件的装配指令是文字的，这会导致工作人员出现错误的情况，还有部分工作人员在开展工作的时候不看装配指令，根据自己的主观想法开展工作从而经常出现设计以及工艺更改被遗漏的情况，飞机装配故障的出现会导致其质量不过关。随着ARJ21慢慢运用到MBD技术的开始，该项技术在飞机装配中的应用越来越广泛，这将飞机工艺审查、工艺协调等工作的难度都降低了。MBD技术可以将飞机装配中的问题得到很好的解决，它为自动化装置的普及奠定了良好的基础。因为MBD技术的应用可以将工作效率大大提高，减少了不必要的时间浪费，同时保障其生产的质量。三维数字化可以使得工作人员对于产品有更加深入的了解，比如成飞开发的三维CAPP系统和西飞在DELMIA基础上开发的三维数字化装配工艺设计可以实现工艺设计过程的三维数字化和装配指令的三维可视化，这将原本文字的装配指令转变成为三维可视，这对于工作人员是大大的解放。随着科技的进一步发展，一些编程软件可以读取采用MBD技术定义模型中的制造信息来进行数控编程，再利用专业仿真软件对其进行虚拟仿真和优化，最终可以生成自动化设备从而读取NC代码，这可以实现飞机的自动化装配的离线编程，这将工作效率进一步提高[2]。

3 结束语

总的来说，整篇文章着重对MBD技术在飞机装配中的应用进行思考分析。MBD技术作为一种全新的数字化产品定义技术，对于飞机装配工作有着极大的帮助，极大提高了工作的效率，为企业的型号研制提供极大的帮助，在某种程度上也推动社会经济科技的发展。

参考文献

[1] 侯卓兵，孟静晖，胡成丹，等.面向模块化配置生产的大型飞机装配规划与仿真技术[J].航空制造技术，2017，（4）：24-30.

[2] 韩志仁，郭文杰，陈雪梅，等.基于MBD飞机装配自动制孔路径规划研究[J].机械设计与制造，2015，（10）：201-203，208.