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1、飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁第一章 航空数字化制造技术 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁第一章 航空数字化制造技术 第1节 基本概念和内涵 第2节 数字化制造工艺 第3节 数字化制造工装 第4节 数字化设备飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁在数字化技术和制造技术融合的背景下 ，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、 数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据 用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信 息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和 重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原 型制造，进而快速生产出达到用户要求性能 的产品整个制造全过程。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁飞机制造工程技术基
2、础主讲人：韩志仁著名的联合攻击战斗机JSF项目通过建立基于 协同平台的全球化虚拟企业，覆盖飞机全生 命周期全面采用数字化技术，成效如下： 飞机设计时间减少50%， 工装减少90%， 总装工装减少95%， 零部件数量减少50%， 制造周期缩短67%， 制造成本降低50%， 使用维护成本降低50% 。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁第1节 基本概念和内涵MBD（Model Based Definition），即基于 模型的工程定义，是 一个用集成的三维实 体模型来完整表达产 品定义信息的方法体 ，它详细规定了三维 实体模型中产品尺寸 、公差的标注规则和 工艺信
3、息的表达方法 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁MBD模型组织定义飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁MBD模型结构树表达飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁识别码相关的零件工程几何全生命周期 管理数据全生命周期 管理数据材料和技术 要求公差和说明注释飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁密封定义MBD模型结构树表达飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁基于MBD的飞机数字化制造应用体系飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁基于MBD的数字化制造流程 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁BOM（Bill of Material）也就是“物料清单” （或称为材料表或配方料表），是生产一个 产品所需零件或部件的清单
4、。 它包括的信息有：物料的结构层次、物料编 号、物料名称、规格、计量单位、数量成品 率、来源类型(自制/外购/外加工)、提前期( 累计提前期)此外还标注有效期(生效期/失效 期)。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁BOM的分类和定义EBOM (Engineering BOM)：产品工程设计管理 中使用的数据结构，它通常精确地描述了产 品的设计指标和零件与零件之间的设计关系 。 PBOM (Process planning BOM)是企业的工艺设 计部门用来组织和管理生产某种产品及其相 关零部件的工艺文件。 MBOM (Manufacturing BOM) 是企业生产制造 部门用来组织和管理在
5、实际制造和生产管理 过程中生产某种产品所需的零部件BOM。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁不同部门BOM及相互关系飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁AO (Assembly order，装配大纲):工艺部门根据工程设 计的要求、工厂现有的工艺水平和质量保证的要求，编 写的指导生产的工艺文件 AO由管理页、说明页、草图和零件配套单组成，包括装 配名称编号、制造索引、工程更改申请单号、发放次号、 架次控制、版次控制、客户控制、系列号、简要工作说明 、操作内容要求、所需工装设备、产品图样、工艺标准、 质量规范、检验要求、工时定额、零件名称和编号等40多 项工艺信息、生产信息、质量信息、过程信息。
6、 三维AO包括文字描述、三维附图、三维仿真动画、三维标注等。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁FO（Fabrication Outline，制造大纲）:由工艺人员编写的 用于零件加工、饭金成形工艺文件 。FO由首页、草图和说明三部分组成，包括零件名称、件 号、生产计划安排、零件材料牌号、规格、状态、加工顺 序、草图、所需工装、设备、质控要求和换版记录等 40 多项要求。制造大纲按批次管理，每批零件有一份制造大 纲，制造大纲由生产控制部门存档。飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助 工艺规划）：借助于计算机软硬件技
7、术和支撑环境，利用 计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零 件机械加工工艺过程，是将产品设计信息转换为各种加工 制造、管理信息的关键环节，是企业信息化建设中联系设 计和生产的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数 据，是企业信息交换的中间环节。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁PDM（Product Data Management）是 一种利用数据模 型对企业的产品 形成过程进行管 理的方法。他以 软件为基础，将 所有与产品相关 的信息和所有与 产品有关的过程 集成到一起 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁产品工程数据集产品制造数据集工装制造数据集零件零件工装产品检验数据集装配
8、工装产品产品检验工装检验零件检验数字化协调路线飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三、数字化制造的特点比较项目传统制造数字化制造 制造依据二维图纸、样板、标准 样件统一的数据模型公差及技 术要求标注在二维图纸上三维标注在统一的数据模型上，技术要 求通过文本注释方式定义在统一的数字 模型上 工艺表达文字和二维图形表达描 述工艺过程和技术要求文字和三维动画、三维模型以及结构树 信息描述工艺过程和技术要求 制造方式数控加工和普通设备相 结合，数控加工需要根 据图纸建立零件数模采用数控设备（数控机床、数控拉弯机 、数控弯管机、数控拉形机、数控铺带 机、数控钻铆机、数控柔性工装、数控 激光切割机等） 制造
9、周期工艺准备时间、工装制 造周期长、总的制造周 期长总的制造周期短飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三、数字化制造的特点比较项目传统制造数字化制造 信息与管 理不容易实现知识的累积和重 用、不容易实现信息化管理容易实现知识的累积和重用、容易 实现信息化管理 工装数量工装数量多柔性工装的使用是工装数量大大减 少 制造精度零件和装配制造精度低零件和装配制造精度高 工作模式串行工作模式，在设计阶段 完成后开始解决工艺问题， 解决不了的工艺问题再通过 修改设计解决。并行工作模式，在设计阶段设计和 工艺问题同时解决。检验主要采用传统方式采用数字化检验设备 检验依据图纸、标准样件、样板等统一的产品数字模型
10、飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁二 维 图 纸模 线 绘 制样 板表 面 样 件标 准 样 件表 面 样 件 设 计型 架 设 计型 架 制 造产品设 计靠 模 制 造型 架 装 配反 模 提 取机 械 加 工成 形 模 具零 件 成 形装 配总 装一、传统飞机结构研制过程（模拟量传递） 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁Create Tool Shape, 6 hrsCreate WJ Program, 20 hrsFab. Male Tool, 174 hrsTrouble Shoot & Rework, 27 hrsFab Trim Template
11、& Store Tools, 18 hrsRough Trim & Measure, 3 hrsPrep Matl, Form Part, 6 hrsFab. Contour Forms, 4 hrsFab Male Plaster, 76 hrsFab Female Plaster, 32 hrsSURFCAM334 Labor Hour / 41 Day Cycle飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三 维 综 合 数 据 模 型 N C 编 程数 控 加 工型 架 制 造零 件 成 形模 具 N C模 具 设 计 型 架 设 计产 品 设 计结 构 装 配型 架 装 配总装二、数字量传递飞
12、机结构研制过程 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁Process Set up, 6 hrsWater Jet Operations - Manuf. Holding Fixtures, 4 hrs - Mount & Trim Part, 2 hrsMeasure, 2.5 hrsForm Part, 4 hrsTool Shape Prediction, 9 hrsRegister, Test & Store Fixturs, 3.5 hrsCATIACATIAFESS30 Labor Hour / 11 Day Cycle飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三、 钣金件数字化制造过程（以橡
13、皮囊液压成形为例 ）工艺审查工艺分析确定采用橡皮囊液压成形零件数模飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三、 钣金件数字化制造过程（以橡皮囊液压成形为例 ）工艺数模生成 添加工艺孔、工艺耳 片、工艺余量、回弹工艺仿真分析飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁有限元模拟与 工艺参数优化预测缺陷，改 进工艺参数， 实现模具优化 设计飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁三、 钣金件数字化制造过程（以橡皮囊液压成形为例 ）模具设计模具制造橡皮囊液压成形成形件数控切边毛坯展开工艺仿真分析飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁CAE分析软件材料数据库成形工艺参数知识库CAE分析平台分析过程：1.几何建模； 2.单元定义
14、； 3.材料定义； 4.接触定义； 5.网格划分； 6.载荷定义；7.计算；8.结果分析；前处理计算后处理飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁毛坯展开：常用展开方法：用CATIA自带钣金模块展开功能展开。 然后根据经验添加工艺余量。影响展开准确性的主要因素：中性层系数飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁橡皮囊液压成形零件回弹修正：制造方法手工修形手工修模数模修形零件数模不处理不处理根据回弹对零件 数模修形 模具制造直接按零件数模 制造模具根据回弹量反复 修模具根据修形的数模 制造模具 零件修形在模具上人工修 形不需要修形不需要修形检验依据模具需要专业模胎或 数字化检验需要专业模胎或 数字化检验 制
15、造设备数控机床或普通 机床普通机床数控机床质量降低疲劳寿命好好飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁弯边角度线定义方法：开斜角闭斜角飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁弯边角度线： 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁钣金毛坯下料方法：冲裁剪切下料数控下料包括数控铣下料、数控激光切割 、数控高压水切割、数控火焰切 割等对比：批量、精度、切口质量、 热影响区飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁毛坯数控下料编程前处理 ：数模中存在各种重线、大圆弧线条、长度小于1的碎 线等，数模为DXF格式，可能造成激光切割的烧蚀 、数控刀具磨损、重复切割、加工效率低等问题。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁工艺耳片作用：
16、1、钣金件在成形过程中定位；2、钣金件在切边过程中定位；3、钣金件在装配过程中定位；飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁工艺耳片的表示方法：1、用点和轴线（法矢）表示； 2、用点、轴线（法矢） 、孔轮廓和耳片轮廓表示；3、用实体和轴线表示；飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁成形模具设计设计依据：制造数据集中的工艺数模（包括回弹或不 包括回弹）模具设计：三维实体模具设计模具设计规范检测模具设计规范要求；尺寸协调性要求；模具与设计依据的一致性飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁四、实体件数控制造过程1、航空产品数控加工的特点 （1）产品类型复杂，具有小批量、多样化特点； （2）结构趋于复杂化和整体化，工艺难度大，加工过程复杂；（3）薄壁化、大型化特点突出，变形控制极为关键； （4）材料去除量大，切削加工效率问题突出； （5）质量控制要求高； （6）产品材料多样； （7）大型结构件毛料价值高，质量风险大。 飞机制造工程技术基础主讲人：韩志仁工艺审查工艺分析数控机床选择零件数模NC编程数控仿真数控加工零件零件数控加工过程：便于装夹
