大飞机数字化设计制造技术
大型飞机数字化设计制造技术应用综述
MBD(Model Based Definition) 标准的研究和制定⼯作，于2003年成为美国国家标准“Y14.41 DIGITALPRODUCT DEFINITION DATAPRACTICES”（数字化产品定义数据的实施）。
波⾳公司在本标准基础上，做了进⼀步研发⼯作，制定了公司的基于模型定义MBD技术应⽤规范BDS -600系列（实际上还有⼏百项与MBD相关的规范），如表1所⽰。
在此过程中其主导思想不能只是简单地将⼆维图纸的信息反映到三维数据中，⽽要充分利⽤三维模型所具备的表现⼒，去探索便于⽤户理解且更具效率的设计信息表达⽅式，其中包括⼤量的⾮⼏何信息，如零件表、设计规范和⼯艺信息等。
这样，才能不再使⽤百年来的⼯程师语⾔——蓝图（⼆维图纸）。
⽽在贯彻MBD思想时，最为艰难的是“要从⼆维图纸⽂化这种现有概念中跳出来，从零开始研究新的信息表达⽅式”。
为此，⾸先应针对概念设计、初步设计、详细设计、⽣产准备、评估与检验等每个阶段，弄清楚“哪些是产品制造中所必须的信息”。
⽽这些信息都体现在MBD技术应⽤规范BDS-600系列中，并且波⾳在研制波⾳787客机中得到了很好的贯彻，已取得了⼗分明显的进展，⽽且也得到国际上的⼴泛认同。
4 数字化定义技术与其他先进技术相融合随着计算机技术、数控加⼯及成形技术、数字化测量技术、复材构件成形技术和先进装配技术的不断发展，以及精益⽣产、并⾏⼯程等先进理念的诞⽣和应⽤，使现代飞机的协同研制处于不断的变⾰之中，传统技术不断精化，新材料、新结构、新的加⼯成形技术不断创新，集成的整体结构、复材构件和数字化技术构筑了新⼀代飞机先进制造技术的主体框架。
数字化技术的采⽤⼤幅度地提⾼了飞机设计制造技术⽔平，加快了现代飞机研制的整体进程。
所有这⼀切都体现在空客和波⾳公司的新机研制中，特别是A380和波⾳787飞机的研制中，他们使数字化应⽤技术与其他先进理念和技术相结合，才使数字化应⽤技术在飞机研制中发挥了巨⼤的效益。
数字化制造技术在航空制造中的应用
数字化制造技术在航空制造中的应用数字化制造技术是一种基于计算机技术的制造方式，它通过数字化模拟的手段，实现了产品的设计、制造、检验等整个生产过程的数字化和自动化，从而提高了生产效率，优化了生产过程，并且大幅度降低了生产成本。
在航空制造行业中，数字化制造技术得到了广泛应用，为制造出更高品质、更具安全性的航空产品提供了支持。
一、数字化制造技术在航空设计中的应用在航空设计中，数字化制造技术能够通过数字仿真技术、虚拟现实技术和数字化材料特性技术等手段，实现对整个设计过程的全程数字化，提升了设计的准确性和可靠性。
数字仿真技术能够模拟出飞行环境下各种因素的影响，帮助设计师进行实时的设计和优化，提升了设计的精度和速度。
虚拟现实技术能够实现虚拟样机的制作，赋予设计师更多的空间思考和创新，为产品的创新和优化提供了支持。
数字化材料特性技术能够通过对材料特性的仿真模拟，预测出各种情况下的材料行为，帮助设计师确保材料的合理性和安全性。
二、数字化制造技术在航空制造中的应用范围也非常广泛，从机体制造到发动机制造，从零配件到整机装配，都能够实现数字化和自动化制造。
数字化制造技术能够实现制造过程中的数据增强、自动化控制、智能化调节，大幅度提高了制造效率和制造质量。
此外，数字化制造技术还能够实现航空相关器材的各种特殊加工，如曲面加工、高精度加工、复杂结构加工等，为制造出更高品质的航空产品提供了支持。
数字化制造技术还能够通过机器学习、神经网络等技术，实现对生产设备和生产过程的智能管理和智能优化，从而进一步提升了数字化制造基础设施的效益。
三、数字化制造技术在航空检验中的应用数字化制造技术在航空检验中的应用也非常重要。
数字化制造技术能够通过数字化检验手段，实现对各种检验数据、测试数据的快速采集和统计，提高了检验的速度和准确性。
数字化制造技术还能够实现对制品生产过程中的各个环节的数据收集和存储，为后续的生产管理提供参考。
数字化制造技术还能够通过虚拟现实技术和智能检测技术，实现对制品的全面、智能、精确的检测和分析，为产品质量的提升提供了支持。
数字化制造技术在航空工业中的应用
数字化制造技术在航空工业中的应用随着科技的不断发展，数字化制造技术已经成为了当今航空工业的趋势，不仅能够提升生产效率，缩短生产周期，降低生产成本，而且还能够提高产品的质量和安全性。
数字化制造技术及其在航空工业中的应用，已经成为了各大企业展示自己实力的重要手段之一。
数字化制造技术包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM），数字化控制技术（CNC），三维打印技术等。
航空工业是场大而复杂的制造工艺，其中包含了海量的数据和精细的零件，许多部件都需要高度的精度和安全性，这也给数字化制造技术的应用提出了更高的要求和更大的挑战。
在数字化制造技术中，CAD是最基础、最基本的工具。
在CAD的帮助下，设计人员能够更准确、更快捷的进行产品的设计，降低产品的设计成本和时间成本，同时也能够避免产品设计中的差错，提高了产品的质量。
在航空工业中，CAD最主要的应用是在大型飞机的设计和模拟。
而CAM则是将CAD中的图形数据转变为可控制的加工程序，在制造工艺中起到了重要的作用。
CAM能够直接获得CAD中的三维数据，从而生成相应的加工程序，使得制造更加高效、准确和安全。
在航空工业中，尤其是在大型飞机的制造中，CAM是工艺优化的核心。
数字化控制技术（CNC）则是数字化制造技术的重要组成部分之一，也是航空工业数字化制造的重要实现手段。
CNC利用计算机来控制加工设备进行加工的过程，可以实现复杂零件的加工和加工参数的控制。
在航空工业中，CNC特别适用于加工复杂的零部件，如大型机身等。
在数字化制造技术中最新兴的，也是最引人瞩目的技术是三维打印技术。
三维打印技术通过将CAD中的数码文件转化为物理模型，并以分层的方式通过逐层累加加工的方式来制作零部件。
三维打印技术不仅能够将各种原材料转化为各种形状的零部件，而且还可以制作有机、复杂的结构体和零部件。
在航空工业中，三维打印技术的主要应用是在制造零部件方面，如飞机引擎喷头等。
数字化制造技术的应用不仅是航空工业转型的必经之路，也将推动整个行业的创新和发展。
现代飞机数字化制造技术之研究
现代飞机数字化制造技术之研究摘要：随着工业技术的不断进步，航空业经历了前所未有的发展，其数字技术越来越成熟。
三维数字设计技术与数字样机技术的融合已成为不可逆转的趋势。
与此同时，在计算机和数控加工技术的新时代，传统的实物标准模拟生产方法已不再满足航空发展的需要。
为了缩短模型开发周期、提高产品质量和降低生产成本，在飞机的整个生产过程中使用三维数字模型非常重要，目前这是飞机生产的主要基础。
关键词：飞机；数字化制造；研究分析前言现代飞机制造是一个复杂的系统工程。
如果某节出现问题，可能会影响飞机的质量和性能，从而影响飞机的安全。
为有效避免这一问题，数字化技术可以有意义地应用于现代飞机制造的各个环节，以确保飞机的质量和生产力。
这里是现代飞机的数字制造技术。
1数字化制造的特征分析1.1状态识别。
在数字制造中制造飞机时，员工、车间设备和服装需要多功能意识飞机来记录它们之间的关系，为数字制造奠定良好的基础。
状态感知有助于制造数据，并在一定程度上有助于改善传感器和无线网络，更好地利用物理制造资源，确保信息的可靠性，扩大制造系统的灵敏度。
1.2实时状态分析。
飞机数字化制造技术有效地控制和分析数据源，生产过程中收集数据类型和状态，然后分析和研究、处理和整合大量数据，便于数据可视化和处理。
因此，需要对生产数据进行全面分析，以确保科学和准确的决策。
1.3自主决策。
当今智能技术的发展是以知识为基础的。
为了推动智能技术的发展，我们必须重视知识的重要性，明智地利用知识。
世界各地的现代智能技术可以利用知识库来提升智能技术，同时发展自己的学习能力，同时提高技术和工业制造水平，使人们不断了解知识。
此外，必须收集和整理环境信息，以便进行准确的评估，并有效地分析环境和制造信息。
1.4紧密集成。
我国制造业的自动化、数字化和信息处理是制造系统的具体表现，使相应的硬件和软件设备能够全面复盖，从而实现全面集成。
对于数字制造而言，集成包括各种组件，包括制造过程中硬件和软件资源的集成，以及工业产品的开发和设计。
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用【摘要】数字化技术在民用飞机设计与制造中起着至关重要的作用。
本文从数字化设计、数字化制造、数字化技术在飞机维护、性能优化和安全保障等方面进行探讨。
数字化设计通过CAD软件实现了复杂飞机部件的精密设计和模拟，大大提高了设计效率和准确性。
数字化制造则通过CNC机器等设备实现了飞机零部件的精确加工和装配，提高了生产效率和产品质量。
数字化技术在飞机维护中可以通过大数据分析实现智能化检测和预测维护，延长飞机使用寿命。
在飞机性能优化和安全保障方面，数字化技术可以通过模拟和测试实现飞机性能的优化和系统安全的保障。
数字化技术已经成为民用飞机设计与制造中不可或缺的重要环节，对提高飞机设计、制造、维护、性能优化和安全保障水平起着至关重要的作用。
【关键词】数字化、民用飞机、设计、制造、应用、技术、维护、性能优化、安全保障、重要性、结论。
1. 引言1.1 数字化在民用飞机设计与制造中的重要性数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用越来越被重视和广泛应用。
随着科技的快速发展，数字化已经成为飞机设计与制造中不可或缺的重要环节。
数字化设计可以大大提高设计效率和准确性，通过计算机辅助设计软件，设计师们可以快速完成复杂的飞机结构设计，减少了传统手工设计中可能出现的错误和漏洞。
数字化设计还可以实现虚拟样机，通过仿真和模拟技术对飞机设计方案进行评估和优化，降低了设计风险和成本。
而数字化制造则能够提高生产效率和质量，通过数字化工艺规划和智能制造技术，可以实现飞机零部件的高精度加工和快速生产。
数字化制造不仅大大降低了生产成本，还可以减少人为因素对生产过程的影响，提高了飞机制造的一致性和稳定性。
数字化技术在飞机维护、性能优化和安全保障中的应用也同样重要。
通过建立数字化维护系统和运行监控系统，可以实现对飞机状态的实时监测和预测，及时发现并解决潜在问题，确保飞机运行安全可靠。
数字化技术已经成为民用飞机设计与制造中不可或缺的重要环节。
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用，是当今航空工业发展的重要趋势。
随着信息技术和智能制造技术的不断进步，数字化在民用飞机设计与制造中的应用水平不断提高，已经逐渐成为民用飞机设计与制造的主要手段之一。
本文将从数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用现状、主要技术手段以及未来发展趋势等方面进行浅谈。
随着信息技术、计算机技术和智能制造技术的不断发展，数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用水平不断提高。
在飞机设计阶段，数字化技术可以帮助设计师进行空气动力学分析、结构强度分析、热力学分析等方面的计算与模拟，快速验证设计方案的合理性并进行优化。
在飞机制造阶段，数字化技术可以帮助制造商进行数字化工艺设计、数字化工艺仿真、数字化工艺规划等方面的工作，提高生产效率，降低生产成本。
在飞机维护阶段，数字化技术可以帮助维修人员进行数字化维修指导、远程诊断与辅助维修等工作，提高维修效率，提升飞机的可靠性和安全性。
二、数字化技术在民用飞机设计与制造中的主要技术手段数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用，主要包括数字化设计、数字化制造、数字化维护等方面的技术手段。
在数字化设计方面，主要技术手段包括三维建模、计算流体动力学仿真、有限元分析等技术；在数字化制造方面，主要技术手段包括数字化工艺设计、数字化工艺规划、数字化工艺仿真等技术；在数字化维护方面，主要技术手段包括数字化维修手册、远程诊断与辅助维修等技术。
在数字化设计方面，三维建模技术可以帮助设计师快速建立三维数字模型，对飞机的外型设计、机身结构设计、飞行控制系统设计等方面进行全面的虚拟试验与优化设计。
计算流体动力学仿真技术可以帮助设计师进行飞机的气动性能分析，验证飞机的飞行性能和稳定性。
有限元分析技术可以帮助设计师进行飞机的结构强度分析，验证飞机的机身结构、机翼结构等部件的强度和刚度。
在数字化制造方面，数字化工艺设计技术可以帮助制造商进行数字化的工艺规划和工艺设计，快速建立数字化工艺流程，并进行数字化工艺仿真与优化。
飞行器制造中的数字化工艺设计
飞行器制造中的数字化工艺设计在当今科技飞速发展的时代，飞行器制造领域正经历着一场深刻的变革。
数字化工艺设计作为其中的关键环节，为飞行器的高效、精准制造提供了强大的支持。
数字化工艺设计，简单来说，就是利用数字化技术对飞行器制造过程中的工艺流程进行规划和设计。
它将传统的基于经验和手工的工艺设计方法转变为基于计算机辅助和信息化的高效模式。
传统的飞行器制造工艺设计面临着诸多挑战。
首先，设计过程依赖于工程师的个人经验，这容易导致设计的主观性和不确定性。
其次，信息传递往往通过纸质文件，容易出现丢失、误解等问题。
再者，由于缺乏有效的模拟和验证手段，在实际生产中可能会出现大量的返工和调整，造成时间和成本的浪费。
而数字化工艺设计带来了显著的改变。
通过使用专业的设计软件，工程师能够更直观地进行工艺规划。
三维模型的应用让工艺设计不再局限于平面图纸，能够全方位地展示产品结构和制造流程。
在设计阶段，就可以对装配过程进行模拟，提前发现潜在的干涉和装配问题，大大减少了实际生产中的错误。
数字化工艺设计还实现了数据的高度集成和共享。
设计、制造、质量控制等各个环节的数据能够实时交互，确保了信息的一致性和准确性。
这使得团队成员可以更高效地协同工作，快速响应设计变更和生产需求。
在数字化工艺设计中，工艺路线的规划是核心之一。
它需要综合考虑飞行器的结构特点、材料性能、加工设备能力等多方面因素。
比如，对于复杂的机身结构，需要合理安排加工顺序和工艺方法，以保证加工精度和效率。
同时，还要充分考虑生产过程中的工装夹具设计，确保零件在加工和装配过程中的定位准确、夹紧可靠。
数字化仿真技术在工艺设计中也发挥着重要作用。
通过对加工过程、装配过程进行仿真，可以预测切削力、温度分布等物理参数，评估工艺方案的可行性和稳定性。
例如，在数控加工中，可以模拟刀具轨迹和切削参数，优化加工工艺，提高加工表面质量和刀具寿命。
数字化工艺设计也离不开标准化和规范化。
制定统一的工艺标准和规范，有助于提高工艺设计的质量和效率，降低生产成本。
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用
浅谈数字化在民用飞机设计与制造中的应用数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用已经成为当前的趋势。
数字化技术是以计算机为核心的新型信息技术，采用数字方式对信息进行采集、存储、处理和传输，能够极大地提高生产效率和产品质量，降低成本。
数字化技术在民用飞机设计与制造中的应用主要体现在以下几个方面：一、数值模拟设计数字化技术的应用最为突出的一点就是数值模拟设计。
数值模拟设计可以减少实验试验，优化设计方案，节约成本，缩短开发周期。
通过数值模拟的方法，可以快速地验证设计方案的合理性，预测产品在不同工况下的性能和损伤情况，为制造和维护提供数据支持。
在飞机的设计中，数值模拟可以帮助设计师更好地预测气动、结构和控制特性等方面的问题，拓宽了设计的空间，提高了设计水平和产品质量。
二、虚拟现实技术虚拟现实技术是一种以计算机模拟环境、模拟设备和模拟情境为核心的新型技术，可以使人们不受时间和空间限制，感受到超现实的感官体验。
在民用飞机设计与制造中，虚拟现实技术可以将产品的原型展示出来，让设计师可以更好地了解产品的特点和使用情况，视觉化地展示飞机的外形和内部结构，模拟产品的操作和使用环境，为制造和维护提供实时监控和反馈。
三、数字孪生技术数字孪生技术是将实际产品与其数字信息相对应，建立一个完整、可验证、可视化的数字模型，并通过数据采集、模型管理、仿真分析、监测预测和反馈支持的一系列技术手段，实现快速、精确的优化和反应。
在民用飞机设计与制造中，数字孪生技术可以对飞机的各个系统、部件和功能进行精细的建模和仿真，实现快捷的测试和优化，降低维修成本和提高整机效率。
四、物联网技术物联网技术是一种以互联网技术为基础的新型技术，通过将物品进行信息化，实现物品之间的互联和相互交互。
在民用飞机中，物联网技术可以将飞机的不同系统、部件和设备通过传感器相连，实现实时监控、数据采集和远程维护。
例如，可以通过物联网技术对飞机的机载设备进行实时监控和故障诊断，帮助飞行员准确地掌握飞行状态和设备状况，提高飞行安全和效率。
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2011年第30
期
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当前飞机数字化设计制造技术正在全球航空业展开，软件设计与开发、全数字化环境的建立、产品数据管理技术、数据交换技术、飞机构形定义及控制等相关技术的发展，将带给航空制造业一次革命性的大变革。
现代飞机产品制造过程的实质，是对一个产品进行并行协同的数字化建模、模拟仿真和产品定义，然后对产品的定义数据从设计的上游向零件制造、部件装配、产品总装和测量检验的下游进行传递、拓延和加工处理的过程。
最终形成的飞机产品可以看作是数据的物质表现。
1．数字化制造的概念
数字化设计与制造是在虚拟显示、计算机网络、快速原形、数据库和多媒体支撑技术的支持下，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和原形制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个制造过程。
所谓数字设计与制造实际上就是对设计与制造过程进行数字化的描述中建立数字空间，并在其中完成产品制造的过程。
数字化环境建立在计算机数字技术、网络信息技术和制造技术不断融合、发展和应用的过程里，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。
个人、企业、车间、设备、经销商和市场成为数字化环境的若干节点，而产品在设计、制造、销售过程中所赋予的数字信息则成为数字化环境中的变化因素。
飞机设计与制造业的数字化表现为采用计算机软、硬件技术，以网络为基础，以数据库为平台；在飞机产品从采办一研制一设计一制造一交付一培训一维护一报废的全生命周期中，以CAD／CAM／CAE 为节均涉及飞机设计、实验的数字化生产流程建立在制造信息支持系统和数字控制制造技术体系之上。
波音777飞机开发、研制、制造一次试飞成功的根本途径就是采用数字化技术和并行工程。
飞机设计制造过程中，零部件采用三维数字化定义、数字化预装配，以精益制造思想为指导。
例如波音747－400液压管路系统、767－200RB211三维数字样机及制造、737－500三维生产过程、V－22管路电缆协调验证、767－200飞行舱三维制造过程、767－20043段三维设计和制造过程、77741段驾驶舱100％三维设计过程等生动说明了数字化飞机设计与制造的优越性。
2.数控加工的技术需求
2.1典型零件的数控加工技术
飞机对接部位和活动面处的多体接头类零件加工要求比较高，而新型材料技术的发展和飞机整体强度重量比技术要求的不断提高，对数控加工技术要求不断提高。
如典型的整体零件包括机翼蒙皮壁板、机身蒙皮壁板、机翼大梁、翼肋等，零件除轮廓尺寸外，还呈现多槽腔、单侧或多侧理论外形等结构特点。
大型整体零件的数控加工必须同时考虑五坐标加工技术、高速高效加工技术、数控加工变形控制等技术的综合应用。
而接头类零件具有高度尺寸大，槽腔深，空间孔精度位置要求高的特点，对加工变形控制、深槽腔转角表面质量控制、空间精度孔的数字化加工技术要求较高，应注重转角插铣技术、数控膛铣复合加工技术的综合应用。
2.2综合应用多种集成技术
数控加工技术集成化应用，简化了工艺流程，发挥了数控设备和数控技术的优势，有效降低了制造成本和零件加工周期。
飞机加工数控技术实现建立在具有大行程、高转速、高进给、高精度和五轴联动数控设备和具有高动平衡等级、高刚性、高耐磨性数控刀具基础之上。
高速加一工对提高切削效率、抑制加工变形、提高表面加工质量具有重要意义。
CAD／CAPP／CAM集成系统、ERP系统、DNC技术等现代先进制造系统和技术在飞机制造过程中的应用，对飞机经济性指标具有深刻影响。
3.数字化制造特点
3.1产品研制方法发生改变
传统样机研制过程和方法大体分为概念设计、初步设计和生产设计阶段，各设计阶段均需绘制模线和制作物理样机来帮助技术人员准确地设计飞机和配置飞机的内部空间，研制过程为串行，产品定义信息传递不连续。
而在数字化环境下，其模线和物理样机均由产品的数字化定义或数字样机所替代，研制过程为并行表现形式，便于实现多学科的协同设计。
具有以业务过程为中心，具有跨地域／多企业的、动态的研制特征。
从协同研制全局目标看，产品数字化协同研制中有横向（多学科协同研制MDO）和纵向（产品全生命周期的协同），即使制造商分布在世界各地，也可以通过网络进行协同设计，交换产品相关设计信息。
使得设计制造的数据、设备、实施、人员、成果和时间变得更为透明、柔性，实现真正意义上的共享。
3.2数字化技术与其他先进技术相融合
数字化技术与其他先进理念（精益生产、并行工程）以及先进技术（数控加工及成形技术、数字化测量技术、飞机装配技术和质量保证技术等）相结合，使它们能集成在一起、融合在一起，发挥先进技术的整体效益。
美国联合攻击战斗机（JSF）项目以洛克希德、马丁公司为首的由30个国家的50家公司组成的团队，采用数字化的设计制造管理方式，以跨越航空工业的全球性虚拟企业为表现形式。
其集成平台采用产品全生命周期管理软件，包括网络平台采用VPN，LAN，WAN，Internet和各种应用系统组成的应用平台；业务平台由各种应用软件构成，如：文档管理，虚拟现实，材料管理，零件管理，CAD设计软件及相关接口，数字化工厂的设计仿真软件包，企业资源计划和工厂管理软件；商务平台包括为用户提供访问其他系统数据的各类接口。
4.结束语
中国的航空制造业在数字化建设与应用中稳步成长，但研制大飞机毕竟是前所未有的庞大而复杂的工程，在实施过程中必将会遭遇来自数字化协同的各种挑战。
数字化飞机设计制造技术加快了现代飞机研制的整体进程。
数字化技术迅速发展和广泛应用，使传统飞机产品的研制过程发生了根本性的变革，将对工厂的技术改造、技术和生产管理、人才的培养产生深远的影响。
科
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大飞机数字化设计制造技术
高怀宁
(上海飞机设计研究院中国上海200232)
【摘要】目前，世界先进的飞机制造商已经利用数字化技术实现飞机的“无纸化”设计和生产，而我国的航空企业虽然也在进行相应的摸索和实践，但与发达国家相比，飞机数字化设计与制造领域仍然有很长一段路要走。
本文阐述了数字化制造概念和特点，从项目管理方式、构建数字化协同工作平台，开展精益生产研究、建设多种计算机辅助设计环境融合软件等方面进行了分析，并提出构想性建议。
【关键词】飞机；数字化设计；制造
◇科技论坛◇200。