基于MBD的飞机工装数字化定义与协同技术研究

摘要

目前,在国内飞机研制过程中,飞机工艺装备(简称工装)研制周期长、成本高、数字化程度低、质量不易控制,已成为我国航空业进一步提升国际竞争力的瓶颈。MBD(Model Based Definition,基于模型定义)是新一代面向计算机应用的产品数字化定义语言,它集成了产品所有设计制造信息,为产品数字化无纸化并行协同研制提供了可能。为此,本文将 MBD技术引入工装部门,对基于 MBD的飞机工装数字化定义与协同技术展开研究,并开发了一套简单易用的应用管理系统。主要研究工作如下:
　　首先,研究了工装 MBD模型定义与管理技术。结合工装特点,建立了工装 MBD数学模型,并采用几何元素、标注、特性三种方式对工装需求信息进行了分类组织。详细介绍了工装零件、组件、总装相关 MBD规范,并采用集成界面、标注分类显示等方法对工装 MBD模型进行了有效管理。
　　其次,在介绍工装 MBD标准件全建模规范的基础上,对工装 MBD标准件快速批装技术进行了研究。介绍了基于固定约束批装配的原理和基于Publication的标准件MBD约束信息表达规范。详解了“设计表+交互界面”批装配参数驱动设计方式,并对实现过程中所涉及的同特征提取与标识、特征位置关系判别、标准件规格自动匹配、标准件预览与实例化等相关技术进行了具体阐述。
　　再次,研究了基于 MBD模型成熟度驱动的工装协同研制技术。分析了传统串行研制和组织模式的缺点,介绍了基于IPT(Integrated Product Team,集成产品开发团队)的协同研制组织模式和成熟度的基本概念。在此基础上探讨了顶层管理 IPT和工装 IPT的成员组成和基于MBD模型成熟度驱动的工装部门与上下游及工装部门内的协同研制流程,重点研究了基于零件DSM(Design Structure Matrix,设计结构矩阵)的工装MBD模型协同变更技术和基于MBD的工装设计制造集成技术。
　　最后,在上述技术原理的基础上,利用CAA(Component Application Architecture,组件应用框架)C++技术开发一套基于 MBD的飞机工装数字化定义与协同管理系统,并以一套实际工装完整研制流程为例对系统进行说明,验证了系统的有效性和可行性。

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注释表

第一章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2 MBD概述

1.3 课题研究现状

1.4 课题来源及研究意义

1.5 研究的主要内容及关键技术

1.6 本章小结

第二章 工装MBD模型定义与管理技术研究

2.1 引言

2.2 工装MBD模型定义方法

2.3 工装零件MBD定义规范

2.4 工装总装MBD定义规范

2.5 工装组件MBD定义规范

2.6 工装MBD模型管理技术

2.7 本章小结

第三章 MBD环境下标准件快速批装配技术研究

3.1 引言

3.2 工装MBD标准件建模

3.3 基于固定约束关系的批装配原理

3.4 批装配参数化驱动设计

3.5 标准件快速批装配的实现

3.6 本章小结

第四章 基于MBD模型成熟度驱动的工装协同研制技术研究

4.1 引言

4.2 MBD环境下工装协同研制要求

4.3 MBD环境下工装与上下游的协同研制模式

4.4 MBD环境下工装部门内的协同研制模式

4.5 本章小结

第五章 基于MBD的飞机工装数字化定义与协同管理系统开发

5.1 引言

5.2 基于CAA/CATIA二次开发

5.3 系统功能模块验证

5.5 本章小结

第6章 总结展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文