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【摘要】本文針對采用三維設計模式，構建三維工藝設計系統(tǒng)，支撐制造過程工藝規(guī)劃設計及數(shù)字化制造，應用于飛機并行協(xié)同研制過程中。

【關鍵詞】并行協(xié)同;　基于模型的工藝設計;　數(shù)字化制造;　三維模型

1前言

國外波音、空客為代表的航空企業(yè)全面采用全三維設計，以MBD技術為基礎，在飛機全生命周期管理過程中全面采用全三維數(shù)模。

2設計思路

三維工藝設計系統(tǒng)采用“自上而下”的工藝設計模式，通過工藝分離面的劃分實現(xiàn)EBOM復制、PBOM/MBOM重構，使用PPR（ProcessProductResource）結構將工藝、產(chǎn)品和資源關聯(lián)在一起，以三維實體模型作為制造過程中的唯一依據(jù)，從而保證數(shù)據(jù)源的唯一性，提高設計協(xié)調(diào)效率。通過該平臺進行工藝規(guī)劃，然后Windchill系統(tǒng)抓取工藝數(shù)據(jù)信息供MES使用，數(shù)據(jù)流向如下圖1所示：

3具備的特點

3.1采用單一數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)設計制造一體化

三維工藝設計系統(tǒng)中工藝數(shù)據(jù)和設計數(shù)據(jù)均來自同一個數(shù)據(jù)庫，最大程度保證了設計數(shù)據(jù)到工藝階段數(shù)據(jù)的完整性。設計數(shù)據(jù)的更改與工藝數(shù)據(jù)更改同步，工藝數(shù)據(jù)采用的產(chǎn)品模型都保持在最新的狀態(tài)。三維實體模型作為制造過程中的唯一依據(jù)，與先進的制造技術無縫連接，繼承設計模型上的所有屬性，數(shù)據(jù)可以完整的傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場，保證了設計數(shù)據(jù)的無損耗傳遞。

3.2全三維的工藝規(guī)劃和工藝設計

三維工藝規(guī)劃采用“自上而下”的工藝設計模式，實現(xiàn)從劃分工藝路線到BOM的拆分和重構?；贑ATIA，采用PPR的工藝結構形式，實現(xiàn)三維工藝規(guī)程編制。在三維工藝規(guī)程的編制當中，系統(tǒng)對于中間過程由程序控制，可以進行對工藝規(guī)程的欲處理，最大限度的保證工藝規(guī)程與MBOM的關聯(lián)性，及工藝規(guī)程的準確性，減少工藝員的手動操作。

3.3全生命周期的數(shù)據(jù)關聯(lián)跟蹤

隨著產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)的更改，關聯(lián)設計使用上層骨架有效控制下游零部件，同時考慮實際的設計流程、批準、更改流程、審簽流程等內(nèi)容，對數(shù)據(jù)關聯(lián)方式進行設計。將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從EBOM到MBOM劃分的零件都保持關聯(lián)，如果EBOM發(fā)生變更，系統(tǒng)將實時將變更信息傳遞給下游BOM。工藝人員根據(jù)變更通知，及時對工藝設計進行更改，加快了設計迭代速度，保證了設計數(shù)據(jù)的一致性和協(xié)調(diào)性。

3.4建立了基于三維工藝設計的知識庫

建立優(yōu)秀工藝、典型工藝的知識庫，將其轉化成計算機程序和軟件，實現(xiàn)工藝智能化，工藝人員在進行工藝設計時，只需進行選擇性操作就可以完成工藝規(guī)程的編制，從而減輕工藝設計人員的勞動強度，提高工作效率。

4關鍵技術及解決方案

4.1基于MBD技術的BOM重構

三維工藝設計系統(tǒng)能夠?qū)⒔邮盏脑O計數(shù)據(jù)EBOM->PBOM->MBOM的重構，保證設計更改能夠按EBOM->PBOM->MBOM逐級傳遞，并進行全程追蹤提醒。通過BOM的重構劃分，解決了原有管理模式下BOM數(shù)據(jù)與數(shù)模脫離的問題。對產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過復制方式和對管路的拆解，形成飛機的原始EBOM數(shù)據(jù)，作為制造中工藝規(guī)劃和設計的基礎。在此基礎上增加工藝路線等工藝分工信息和構建工藝組合件，形成PBOM；再在PBOM的基礎上，將零部件劃分至站位，再將每個站位中的零部件劃歸為大的AO組中，最后將大的AO組進一步拆分，形成最終的AO單元，通過將AO單元的零組件用工序工步組織起來，加入工裝工具等資源信息和標準規(guī)范等，形成裝配工藝規(guī)程，即AO。當所有的AO編制完成，MBOM也就同時形成（圖2）。

4.2基于三維模型的工藝信息集成

三維工藝設計系統(tǒng)不是孤立存在的，一般來說，它在進行正式的工藝設計之前，首先要獲得相關的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以便為工藝設計提供基本的工藝信息。另外，經(jīng)三維工藝設計系統(tǒng)處理后的工藝數(shù)據(jù)需要傳遞給PDM管理系統(tǒng)，作為生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行決策的基礎數(shù)據(jù)。因此系統(tǒng)應具有良好的集成性，滿足產(chǎn)品研制全生命周期管理的需求；通過平臺集成，實現(xiàn)全生命周期的數(shù)據(jù)集成和共享。實現(xiàn)設計、工藝、工裝、制造反饋等應用系統(tǒng)與該平臺的無縫集成。

4.3精準的三維可視化標準件劃分

在標準件劃分中，實現(xiàn)完整的BOM劃分過程，劃分內(nèi)容主要包括PBOM標準件劃分和MBOM標準件劃分。在經(jīng)過重新劃分，EBOM中同一裝配下的標準件被分解到不同的工藝裝配模型中，由不同的人負責，裝配節(jié)點中含有裝配件使用和分配信息的記錄。將標準件在三維可視化環(huán)境中逐級劃分完成后，由于數(shù)據(jù)的關聯(lián)性，下游結果可以根據(jù)上游設計數(shù)據(jù)產(chǎn)生更新。

5結語

先進的三維數(shù)字化設計制造技術已成為國外軍工產(chǎn)品研制中不可或缺的手段，并推動了軍工產(chǎn)品研制模式發(fā)生重大變革。建設三維工藝設計系統(tǒng)，提高了企業(yè)并行工作能力，縮短了工藝準備時間，大大縮短產(chǎn)品的研制周期，在企業(yè)科研生產(chǎn)和中外合作生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。

作者:劉華 單位:中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司

參考文獻：

[1]余志強.基于MBD的三維模型在飛機制造過程中的應用[J].航空制造技術,2009(25)．

[2]胥利軍,張振明,田錫天等.基于三維零件模型的工藝路線設計方法研究[J].機械設計與制,20l0(01)．