飞机数字化建模课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,下一页,章目录,返回,上一页,飞行器数字化制造技术,.,1,飞行器数字化制造技术.1,产品数字建模的内容,在工程技术界，通常把蓝图比作工程师的语言。利用几个不同投影视图来表示一个三维产品的设计模型，同时还要用一些符号、标记和文字补充表示。从设计人员到工艺、生产和管理人员，都必须认真阅读，弄懂设计意图，想象出设计模型的每一个细节，非常艰苦。不可避免地出现表示错误和理解错误，有时甚至无法表达。,.,2,产品数字建模的内容 在工程技术界，通常把蓝图比作工程,产品数字建模的内容,1.100%数字化产品定义,飞机零件的数字化产品定义就是利用,CAD,软件（如,CATIA,等）进行零件的三维建模。这些,CAD,软件可以建立飞机零件的三维实体模型，并可方便地通过在计算机上进行装配来检查零件的干涉和配合不协调问题；可准确地进行重量、平衡和应力分析；零件几何的可视化便于设计和制造人员从美学和功能方面理解零件的构造；很容易从实体模型提取它的截面图，便于数控加工的程序编制，产品的三维分解图也很容易建立起来；利用,CAD,数据可方便地生成技术资料。,.,3,产品数字建模的内容 1.100%数字化产品定义 飞机,产品数字建模的内容,所有零件的三维设计结果是唯一的权威性数据集，可供所有的后续环节使用。用户评审的唯一依据是这套数据集，而不再是图纸。每个零件的数据集将包含它的三维模型、二维图形并标有尺寸和公差。对于数控加工可利用三维的线框、曲面或实体模型数据。,.,4,产品数字建模的内容 所有零件的三维设计结果,产品数字化模型,几何模型,设计、分析、制造工程数据,三,维,实,体,模,型,二,维,工,程,图,纸,线,框,模,型,表,面,模,型,零,部,件,对,接,面,几,何,数,据,某型飞机的数字化模型,分,析,数,据,（,应,力、,）,颤,振,、,稳,定,性,分,析,BOM,安,装,和,装,配,过,程,模,型,各,种,设,计,与,分,析,文,档,.,5,产品数字化模型几何模型设计、分析、制造工程数据三二线表零某型,2.三维实体模型数字化预装配,DPA,数字化预装配是在计算机上进行零件造型和装配的过程，达到在零件进行加工之前就进行了配合检查的目的。随着数字化预装配软件工具的出现，设计的职责将包括对配合面和干涉的检查，其精确度可以完全满足产品设计要求。,产品数字建模的内容,.,6,2.三维实体模型数字化预装配DPA 数字化,产品数字建模的内容,.,7,产品数字建模的内容.7,数字化预装配还将用来进行结构与系统布局、管路设计安装、导线走向设计等，以及论证零件的可安装性和可拆卸性。而面向装配的设计()用来制定装配工艺规划，考虑装拆的可行性，优化装配路径，在结构设计过程中通过装配仿真考虑装配干涉。,产品数字建模的内容,.,8,数字化预装配还将用来进行结构与系统布局、管路设,.,9,.9,.,10,.10,.,11,.11,机翼的三维数字化设计和预装配,机翼的,CAE,分析结果,装配型架设计模型,产品和型架数字化预装配,工装型架和数字化预装配,.,12,机翼的三维数字化设计和预装配机翼的CAE分析结果装配型架设计,.,13,.13,3.并行产品定义,CPD,并行产品定义是一个系统工程方法，它包括产品各部分的同时设计和综合，以及有关工程、制造和支持相关性协调的处理。这一方法使开发人员一开始就能考虑到产品生命周期里的所有环节，从项目规划到产品交付的有关质量、成本、周期和用户要求等。,产品数字建模的内容,.,14,3.并行产品定义CPD 并行产品定义是一个,并行工程要求,设计过程的并行和集成,，,是一种以工作空间的展开换取工作时间缩短的方式来处理复杂系统的方法,。与传统的顺序方式相比，这种方法扩大了系统的状态空间，缩短了对复杂问题交互式求解的迭代次数，促使设计一次达到最终目标。,产品数字建模的内容,.,15,并行工程要求设计过程的并行和集成，是一种以工,并行工程设计过程的集成包括3层含义：,设计结果可以为工艺设计接受和共享,在结构设计中能够考虑到制造过程对产品的约束，,并对产品进行可制造性分析和评价,工艺设计能对结构设计提出反馈意见，,对设计进行恰当的修改,产品数字建模的内容,.,16,并行工程设计过程的集成包括3层含义：设计结果可以为工艺设,除上述三方面的设计工作外，还有多方面工作配合：,IPT（Integrated Product Team）,产品协同设计组由设计、制造、材料、,财务以及其它有关人员组成，共同开发一个修改、出错、返工更少的设计。,工艺装备设计数字化定义和预装配。,零件工艺装备，工艺装备工艺装备数字化预装配，验证配合、功能和装配关系,产品数字建模的内容,制造拓延数据进一步标识零件的关键特性，在数据库中增加有关制造的其它数据,使用数据库中的产品数据生成工艺计划和产品生产的三维图解。,利用工艺装备工艺装备，零件的关系数据库，进行工艺装备及之间使用的协调,生成设计、制造、试验和飞机交付的综合性计划。,综合工作说明,IWS，,包括工程、制造、,工装、财务等数据,自动报废控制（,ADCAutomatic,Discrepancy,Control）,BOM,Bill of,Material,CATIA,.,17,除上述三方面的设计工作外，还有多方面工作配合：IPT（Int,新旧方法对比,工程设计：,在,CATIA,上设计和发放所有零件,在,DFA,中定义所有管道、导线、电缆和绝缘隔热层,数字化样机,在,CATIA,上生成生产工艺分解图,聚酯薄膜图（图模合一）,实物模型,实物模型,利用实物模型,.,18,新旧方法对比工程设计：在CATIA上设计和发放所有零件 聚,新旧方法对比,工程分析：,使用,CAD,数据进行检查、分析,在零件设计发放前完成载荷分析,聚酯薄膜图,在有效日期内完成,.,19,新旧方法对比工程分析：使用CAD数据进行检查、分析 聚酯薄,新旧方法对比,制造计划：,与设计人员并行工作,定义工程零件结构树,在,CATIA,上建立图解工艺计划,在数据库中标识零件关键特性，来协助控制零件的可变性,顺序工作,部分零件,绘制工程图,未做,.,20,新旧方法对比制造计划：与设计人员并行工作 顺序工作.20,新旧方法对比,工艺装备设计：,与产品设计人员并行工作,在,CATIA,上设计和发放所有工艺装备,在,CATIA,上解决工艺装备的干涉问题,保证零件和工艺装备完全协调,顺序工作,聚酯薄膜图,在工艺装备制造中解决,在工艺装备安装中解决,.,21,新旧方法对比工艺装备设计：与产品设计人员并行工作 顺序工作,新旧方法对比,NC,程序编制：,与设计人员并行工作,在,CATIA,上生成和验证,NC,走刀路径,顺序工作,用其他系统,.,22,新旧方法对比NC程序编制：与设计人员并行工作 顺序工作.2,新旧方法对比,用户服务支持：,与设计人员并行工作,在,CATIA,上设计和发放所有地面设备,利用工程数字化数据出版技术文件,DPA,保证零件和地面设备的协调,顺序工作,聚酯薄膜图,图解法,在零件和工艺装备制造中解决,.,23,新旧方法对比用户服务支持：与设计人员并行工作 顺序工作.2,新旧方法对比,工作方式：,设计、计划、工艺装备和其他人员的设计准备工作都在同一产品协同设计组中进行。,分开在不同组织中。,.,24,新旧方法对比工作方式：设计、计划、工艺装备和其他人员,4.2产品数字建模技术及其应用,4.2.1 采用数字建模技术的企业运行方式,4.2.2 基于产品数字建模的工程设计过程,4.2.2.1 建立飞机数字化内部轮廓,DIP,4.2.2.2 建立数字样机与数字化预装配,DPA,4.2.2.3 主尺寸表面,MDS,定义,4.2.2.4 几何结构设计和零件表生成,4.2.2.5 产品数字建模的其他相关工作,.,25,4.2产品数字建模技术及其应用4.2.1 采用数字建模技术的,4.2.3基于产品数字建模的制造工程,4.2.3.1 产品结构分解和关键特性的确定,4.2.3.2 三维工艺装备设计与工艺计划,4.2.3.3 数控加工和工厂车间布置,4.2.3.4 客户支持服务,4.2.3.5 硬件可变性控制,HVC,和质量管理,4.2.4工程设计数据的发放和管理,4.2.4.1 数字化产品模型内容,4.2.4.2 工程设计数据的发放,.,26,4.2.3基于产品数字建模的制造工程4.2.4工程设计数据的,4.2 产品数字建模技术及其应用,4.2.1,采用产品数字建模技术的企业运行方式：,在飞机的设计和制造过程中，全面应用产品的数字建模技术就是平常所说的,无纸设计和制造技术,。无纸并不是说不再需要图纸，而是意味着不在图板上进行产品的设计工作，是在计算机上进行产品的三维数字建模、数字化预装配后，再由三维模型生成工程图纸。它相应有一整套数字化产品信息的发放、更改、跟踪和控制系统。这样，对企业的组织结构、管理方法及其运作方式产生一系列的影响。,.,27,4.2 产品数字建模技术及其应用 4.2.1采用产品数字建模,波音公司采用产品数字建模,技术进行飞机产品开发过程：,客户/飞机,IWS,客户需求,几何和分析,集成进度计划,工程设计,零件和,工装装配,飞机总装,初始工作说明,IPT,承诺进度计划,CDS,数字化预装配,首架飞机一号,流程图,.,28,波音公司采用产品数字建模客户/飞机IWS客,设计完成后，所有零件和工艺装备的,设计被当作唯一的权威性三维和二维数据,集。几何模型储存到数据中心的集成数据,管理系统（,IDM）,中，零件表存入自动零,件表,APL,系统中。,APL,-,A,utomatic,P,art,L,ist,.,29,设计完成后，所有零件和工艺装备的APL-Aut,4.2.2,基于产品数字建模的工程设计过程：,1.飞机数字化内部轮廓,DIP（Digital Inboard Profile）,飞机产品设计从用户需求信息开始。飞机总体设计组经过对飞机的航程、所需燃油、载客量、总体性能及制造成本等进行分析后，得出的数据就作为进行初步产品数字建模的依据。建立飞机总体定义包括飞机的描述文档、三面图、外形气动布局和,飞机内部轮廓图，即,DIP,。,它包括系统安排、空间分配和高速外形线等。以前通常将飞机内部轮廓图绘制成二维图形，现在设计人员把它建成三维实体模型。这个三维实体模型称为数字内部轮廓,DIP,。,波音公司初始的一级数字样机,.,30,4.2.2基于产品数字建模的工程设计过程：1.飞机,.,31,.31,2.建立数字样机与数字化预装配,DPA（Digital Pre-Assembly）,隔框/,长桁,机加,肋板,阶段1 阶段2 阶段3,设计进展,.,32,2.建立数字样机与数字化预装配隔框/机加阶段1,(1)第一阶段数字化预装配（,1,级数字样机）,在此阶段建立零部件的基本形状和包容空间，并协调各工程设计组之间的空间位置安排的飞机空间定义。,1,级数字样机用来支持所谓的“初步结构和系统界面定义”的飞机设计工作。前面所述的,DIP,构成了,1,级数字样机。,数字化预装配,DPA,的有关术语：,.,33,(1)第一阶段数字化预装配（1级数字样机）数字化预,(2)第二阶段数字化预装配（,2,级数字样机）,在生产设计数据集发放之前，为工程部门用来进一步进行产品开发，验证设计构形等。已经用它对飞机结构设计和不同设计组之间的界面进行了协调，零部件外形已确定下来，但还未进行详细设计。在这一阶段,DPA,的工作进展主要体现在为飞机的可达性、可维护性、可服务性、可靠性、价值工程、人机工程以及支持装备的兼容性等进行了尽可能的详细设计，但尚未进行详细的装配和安装设计。工艺装备设计以及描述装配顺序的工艺计划正在进行中。,数字化预装配,DPA,的有关术语：,.,34,(2)第二阶段数字化预装配（2级数字样机）数字化预,(3)第三阶段数字化预装配（,3,级数字样机）,在此阶段，对详细设计零部件进行完整的数字化预装配，诸如对有关飞机上的管道系统、导线束、控制电缆、绝缘毯、空气管路、燃油管线、液压管路、导线夹压板、角片支架、紧固件和连接孔等制造和安装进行最后计算机描述。完成了最后阶段的数字化预装配设计工作，使所有的工程数据在发放前即可解决它们之间的干涉问题。,数字化预装配,DPA,的有关术语：,.,35,(3)第三阶段数字化预装配（3级数字样机）数字化预,数字化预装配模型将不断更新，直至飞机最后交付。进行上述数字化预装配设计后，工程部门一般不再要求制造传统的1级、2级和3级实物样机；但对于飞机部分内部系统和构件高度密集的区域，还需制造实物样机。这些部分的实物样机并不是为零部件的工程设计所需，而是用来进行产品验证和安装的工作环境试验。,.,36,数字化预装配模型将不断更新，直至飞机最后交付。进行上,数字化预装配,DPA,是一个过程，它利用很多有关计算机模型的文件，其中包括零部件布置、装配和模型安装。当设计人员、系统分析人员、工艺计划人员以及工艺装备设计人员需要时，就可以把这些模型组装起来，在计算机上完成飞机的装配模拟工作。对所有零部件都构造成三维实体模型，用来检查设计集成的各种状态、干涉和界面对接情况。整架飞机的所有干涉情况可以标识出来，并在预装配过程中解决干涉问题。,.,37,数字化预装配DPA是一个过程，它利用很多有关,一个产品数字化预装配过程大体上经历：,创建模型,共享模型,管理,DPA,数据,解决问题,检查干涉,查找模型,.,38,一个产品数字化预装配过程大体上经历：创建模,另外，在数字化预装配中，设计人员要综合从工程分析、测试和制造中返回的大量数据和信息。因此，数字化预装配模型的数据管理工作极其繁琐且工作量极大，需要有一个专门机构来进行数字化预装配的行政管理工作。它管理,DPA,的共享模型，并要确保所有模型使用者很容易对模型进行存取，在数据发放时进行最后工艺过程的检查。,.,39,另外，在数字化预装配中，设计人员要综合从工程分,3.主尺寸表面,MDS（Master Dimension Surfaces）,定义,主尺寸表面,MDS,即飞机的外形数学模型，,飞机的三维外形数字模型与其数字内部轮廓模型合在一起组成了三维数字化产品定义。,它可以直接起到三维飞机模,型,的作用，又可以用于三维飞机零组件的定义构形，也可用于后续的制造、工装设计、产品检验和数控加工等环节。,主尺寸表面定义完全由计算机生成，并作为数字控制的三维曲面定义存储在数据库中。它对每一张曲面都有数字标识和修改版本字母，以便于后续的设计和制造环节中各部门的技术人员调用。,.,40,3.主尺寸表面MDS（Master Dimension Su,.,41,.41,