飞机数字化建模
飞机数字化课程设计
飞机数字化课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解飞机数字化设计的基本概念，掌握相关的专业术语。
2. 学生能够描述飞机数字化设计的主要流程及其在航空工业中的应用。
3. 学生能够解释飞机数字化设计中的关键参数及其对飞行性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用计算机辅助设计软件进行简单的飞机数字化模型构建。
2. 学生能够分析飞机数字化设计中的问题，并提出改进建议。
3. 学生能够通过团队协作，完成飞机数字化设计项目的初步规划与实施。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空科技的兴趣，增强探究精神和创新意识。
2. 学生树立正确的工程观念，认识到飞机数字化设计在航空事业中的重要性。
3. 学生培养团队合作精神，提高沟通与协作能力，懂得尊重他人意见。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合信息技术与航空工程领域，培养学生运用数字化工具解决实际问题的能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的航空知识基础和计算机操作技能，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实践操作能力和创新思维。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，确保课程目标的达成。
通过课程学习，使学生具备飞机数字化设计的基本能力，为未来航空事业的发展奠定基础。
二、教学内容本章节依据课程目标，结合教材第十章“飞机数字化设计”内容，组织以下教学大纲：1. 飞机数字化设计基本概念：介绍飞机数字化设计的定义、发展历程及其在航空工业中的应用。
2. 飞机数字化设计流程：- 设计准备：包括需求分析、设计要求确定等。
- 数字化建模：利用计算机辅助设计软件进行飞机几何建模、结构建模等。
- 分析与优化：对飞机数字化模型进行气动分析、结构分析、性能优化等。
- 制造与测试：数字化设计在飞机制造和测试中的应用。
3. 飞机数字化设计关键参数：包括气动参数、结构参数、飞行性能参数等，分析这些参数对飞机性能的影响。
数字化制造技术及其在飞机制造中的应用
数字化制造技术及其在飞机制造中的应用摘要：数字化制造技术是将数字化技术与传统制造业相结合产生的新兴制造技术。
在飞机制造中，数字化制造技术可以提高制造效率、降低成本、改善产品质量。
本文将从数字化制造技术的概念、特点及其在飞机制造中的应用三个方面进行探讨。
第一节：数字化制造技术的概念数字化制造技术是将数字化技术与传统制造工艺相结合，实现制造全过程的数字化、模拟化和虚拟化的一种新兴制造技术。
数字化制造技术的核心是数字化设计、数字化制造和数字化管理。
数字化设计是指利用计算机辅助设计软件进行三维建模，完成产品的设计和演示；数字化制造是指利用数控加工机床和机器人等设备进行快速精密加工；数字化管理是指利用信息化技术来实现加工过程的监控和管理。
数字化制造技术具有信息化、高度集成化、高速化、智能化、柔性化等特点，有利于提高制造效率、降低成本并提高产品质量。
第二节：数字化制造技术的特点（一）高精度：数字化制造技术可以通过计算机模拟实现产品的精确制造，减少人力因素对制造精度的影响，提高了制造的准确性和精度。
（二）快速生产：数字化制造技术能够通过计算机控制高速加工设备进行快速加工，减少人工工作量，提高生产效率和生产速度。
（三）柔性生产：数字化制造技术可以根据产品的不同特点，调整生产线的工艺流程和加工方式，实现柔性生产，提高生产的适应性和灵活性。
（四）信息化管理：数字化制造技术可以通过计算机监控实现全面监测，达到生产工艺的全程化控制和管理。
第三节：数字化制造技术在飞机制造中的应用（一）数字化设计：数字化设计可以利用计算机软件进行三维建模，加快设计过程，降低错误率，并实现产品的可视化和演示，帮助工程师更好地调整设计方案，促进产品研发过程。
（二）数字化制造：数字化制造可以利用数控机床快速加工所需的各种零部件，并可以利用机器人等设备进行自动化操作，提高制造效率和制造精度。
（三）数字化管理：数字化制造技术可以通过监控设备，实现对生产过程的全面监测，实现生产工艺的全程化控制和管理，从而提高生产线工作的效率、质量和准确性。
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】本文主要探讨了数字化技术在民用飞机设计与制造中的重要性和影响，结合数字化设计和数字化制造在飞机设计与制造中的应用。
数字化技术不仅提升了飞机的性能和安全水平，还降低了制造成本。
未来，数字化技术将在民用飞机设计与制造中发挥更大的作用，推动整个行业的发展。
文章呼吁进一步深入研究数字化在民用飞机设计与制造中的应用，以更好地应对未来挑战。
通过本文的研究，可以更好地认识数字化技术对航空工业的影响，并为未来的研究提供一定的参考和借鉴。
【关键词】数字化技术, 民用飞机设计与制造, 应用, 性能提升, 安全保障, 成本降低, 前景, 发展推动, 探讨, 行业, 关键词1. 引言1.1 数字化技术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重要性不言而喻。
随着科技的不断进步，数字化技术在飞机设计与制造领域的应用已经成为一种必然趋势。
传统的飞机设计与制造方式需要大量的人力和物力，同时容易出现误差，影响到飞机的性能和安全性。
而引入数字化技术，可以实现对飞机设计全过程的数字化管理和控制，提高设计效率和准确性。
数字化技术在民用飞机设计中的应用，可以让设计师们通过虚拟现实技术来进行飞机模型的构建和仿真，快速验证设计方案的可行性，节省大量的时间和成本。
数字化技术对于飞机材料和结构的选择、模拟分析、优化设计等方面也起到了至关重要的作用。
在飞机制造方面，数字化技术可以实现生产线智能化、自动化，提高生产效率和质量控制水平。
通过数字化制造，可以实现对零部件的精准加工和装配，避免人为误差，保障飞机的安全性。
数字化技术在民用飞机设计与制造中的重要性不仅体现在提高效率、降低成本，更重要的是可以为飞机的性能和安全性提供更加全面和深入的保障。
随着数字化技术的不断发展和应用，相信在未来的民用飞机设计与制造领域将迎来更加广阔的发展空间。
1.2 数字化技术对民用飞机设计与制造的影响数字化技术对民用飞机设计与制造的影响是深远而广泛的。
飞机数字化装配技术的发展与应用
飞机数字化装配技术的发展与应用
随着数字化技术的不断发展，数字化装配技术也得到了快速的进步。
在航空工业领域，数字化装配技术已经广泛应用于飞机制造中，为飞机的装配过程带来了极大的便利和效
益。
数字化装配技术采用数字化建模、虚拟拟合、数字化测量等技术手段，实现了飞机的
数字化装配流程和模拟，大大提高了装配质量和工作效率。
数字化建模可以将3D模型与装配流程相结合，从而实现数字化装配方案的生成和优化。
虚拟拟合则能够模拟出实际的装
配过程，从而预防装配中出现的各种问题。
数字化测量能够快速、准确地测量所有装配件
的尺寸和位置，保证了装配精度和一致性。
数字化装配技术的应用已经推动了飞机制造的数字化和智能化进程。
数字化装配流程
不仅能够使制造商更好地理解装配流程和难点，还可以帮助工人更好地进行装配。
同时，
数字化装配技术还可以将飞机的装配信息与其他工艺信息相结合，从而实现全球信息共享
和协作。
数字化装配技术的发展还能够提高飞机制造的效率，降低制造成本。
数字化装配流程
能够指导制造者进行优化和精益化制造，从而提高了生产效率和装配质量。
数字化装配技
术还能够实现信息化、智能化和自动化的生产，从而减少了人工参与，大幅降低了生产成本。
基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究
第３５卷第４期V o l ．３５,N o ．４滨州学院学报J o u r n a l o f B i n z h o uU n i v e r s i t y２０１９年８月A u g．,２０１９ʌ航空科学与工程研究ɔ基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究收稿日期:２０１９０７２２第一作者简介:孟㊀飙(１９６９ ),男,内蒙古呼和浩特人,副教授,博士,主要从事数字化飞机制造技术研究.E Ｇm a i l :５６３７０４９８＠q q．c o m 孟㊀飙,张㊀宇(沈阳航空航天大学航空宇航学院,辽宁沈阳１１０１３６)㊀㊀摘㊀要:通过激光扫描获取点云数据实现航空零部件数字化建模的方法,将预处理后的点云数据采用N U R B S 方法重构曲面片,进而得到数字模型.利用C A T I A 软件对航空零件中较为复杂的航空发动机叶片进行逆向三维建模,以验证方法的可行性.㊀㊀关键词:逆向工程;三维建模;点云数据㊀㊀中图分类号:T P３９１．７㊀㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀D O I :１０．１３４８６/j ．c n k i ．１６７３２６１８．２０１９．０４．００３在航空部件的设计流程中,经常面临现有零件或模型设计参数的优化修改问题,需要在没有数模的情形下,根据既有产品的属性研发新产品.通过逆向工程建模技术能够解决投入成本过高㊁研发期限长㊁质量不可控等一系列问题[１].本文基于发动机叶片逆向设计技术,提出了曲线拟合造型设计与曲面片拟合造型设计的逆向设计方法.详细介绍了基于C A T I A 软件进行发动机叶片逆向造型设计的具体过程,完成了某型航空发动机叶片局域实体模型的逆向造型设计,为后续研究逆向造型设计的研究者提供可靠的参考数据,进而提高相关行业产品研发设计的效率.１㊀数据采集与预处理通过逆向工程实现建模,首先要用激光扫描方法获得待建模实体零件的表面特征数据.在采用激光器对零部件的型面进行扫描时,零件的特殊造型以及光线与拓扑干扰使得部分区域不易被扫描,零件表面特征的可测性难以得到保证,特别是通孔和深槽,现行的激光扫描方法不能完成对它们的检测.在扫描点云时,因多次扫描㊁零件表面反光以及零件表面质量等影响,部分点云常常出现异常,使用这些点云进行逆向建模将会严重影响重构曲面造型的精确性.因此,在曲面重构之前要对原始点云进行处理,以保证精确建模.１．１㊀点云的降噪平滑处理对建模实体进行点云采集时,现场的光线㊁光源与零件表面反射等因素会使得点云产生部分噪声点.零件表面质量和激光扫描测量方法等的限制也使得零件边界以及曲率变化较大的表面处存在较大的测量误差.为保证逆向建模的质量满足后期使用的精度要求,需对原始点云数据进行降噪平滑处理.平滑滤波方式是现在最常用的点云平滑降噪方式[２],有以下３种(如图１所示):用相邻点的中值替代原始点的中值滤波方式,该方式在去毛刺时相对其他方式具有很大的优势;平均值滤波方式则是使用各原始点的统计平均值取代原始点;应用最广泛的是高斯滤波方式,通过高斯滤波器在一定的区域内滤除高频７１滨州学院学报第３５卷噪音,它的权值是通过高斯分布来选择的,平均效果相比其他的滤波方式要小得多,可以相对无缺地保存初始点云特征.图１㊀平滑滤波方式１．２㊀点云的筛选精简相比原始点云,平滑降噪后的点云数据会有所减少,但是总量还是略显庞大.因此,为保证逆向建模的速率,在开始建模前需对建模过程中的非关键点进行必要地精简,以便在提高建模速度的同时保证建模精度符合要求.对于散乱无序点云,只能采用随机采样法进行精简;扫描线点云则可采用等距缩减法进行处理;多边形点云采用倍率缩减法进行精简;而网格化点云则可用等分布密度法进行处理.１．３㊀点云拼接由于测算方法和测算器材的约束,往往难以通过一次测算获取待数学建模的产品的全部点云信息.在多次数据采集后,为得到完整点云数据,需对多次测得的点云数据进行拼接.这一过程的实质是通过一定的算法,以公共靶标值为媒介,将多个区域内坐标系变换为唯一的整体坐标系.设多个点云的局部坐标系为o １－x １y１z １,全局坐标系为O １－X １Y １Z １,局部坐标系与全局坐标系有不少于４个的公共点.在内部空间内４个点可以唯一明确一个坐标系,则局部坐标系o １－x １y１z １中某一点P １(x １,y１,z １)与全局坐标系O １－X １Y １Z １中任意一点P (X ,Y ,Z )必存在一定的转换关系X Y Z éëêêêùûúúú＝R x １y １z １éëêêêêùûúúúú＋T .其中R 为区域内坐标系向全局坐标系变换的旋转矩阵,T 为平移矩阵.旋转矩阵与平移矩阵求解采用奇异值分解算法,具体算法流程如图２所示.计算三维点集{pi }和{q i }各自的质心μp 和μq ң将三维点集{pi }和{q i }作相对于各自质心的平移,得到新的点集{p ᶄi }和{qᶄi }ң利用新的点集{pᶄi }和{qᶄi }构造矩阵M ３ˑ３,对矩阵进行奇异值分解M ３ˑ３＝U ɡV Tң计算平移矢量t ＝μp －R μq 与旋转矩阵Z ＝V U T图２㊀奇异值分解算法２㊀建立数字化模型的方法逆向工程是将产品从实物模型转换成三维模型的设计过程[３].逆向工程建模主要有通过曲线拟合造型与曲面片拟合造型两种.曲线拟合操作方便,原理较简单,仅能够用于相对简单的曲面拟合[４],曲面片拟合造型所生成的曲面稳定且边界处理能力相对较强.点云数据经过处理形成曲面,曲面的最佳实体模型由拟合造型设计[５].最好的曲面重构方法有３种:基于三角B e z i e r 曲面插值,B S pl i n e 或N U R B S 曲面插值,以及用多面体的方式来构造曲面[６].B 样条曲线对抛物线以外的复杂问题没有很好的办法解决,因此,为了消除B 样条曲线表示单一的弊端,采用非均匀有理B 样曲线[７].对于特征多边形,假设其控制顶点的位置向量为P i (i ＝０,１, ,n ),P i 所对应的权因子为w i ,空间中N U R B S 曲线的数学表达式为８１第４期孟㊀飙,张㊀宇㊀基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究P(t)＝ðn i＝０w i P i N i,k(t)ðn i＝０w i N i,k(t)＝ðn i＝０P i R i,k(t).其中N i,k(t)是一个k阶B样条函数,R i,k是k阶的有理基函数,其表达式为R i,k(t)＝w i N i,k(t)ðn j＝０w j N j,k(t).表达式中的分母不能为零,所以权因子w０和w n大于零,其余权因子w i(１ɤiɤn－１)不小于零,否则不能满足曲线凸包性要求且曲线将因权因子影响退化为一个点.T i(i＝０,１, ,m)为节点,T＝[t０,t１, ,t m]为其节点向量.k阶曲线共有(m＋１)个节点和(n＋１)个控制点,此时存在以下关系:m＝n＋k＋１.对于两端节点重复度为k＋１的非周期的k阶N U R B S曲线,节点向量表达式为T＝[a, ,a,t k＋１, ,t n,b, ,b].在实际应用时令两端节点a和b分别取值０和１,以保证满足N U R B S曲线的特征多边形首末两边和首末控制端点相切的要求[８].将N U R B S曲线在空间中推广,得到N U R B S曲面.令N U R B S曲面的控制点阵P i,j所对应的权因子为w i,j,则曲面的表达式:P(u,v)＝ðm i＝０ðn j＝０w i j P i j N i,p(u)N j,q(v)ðm i＝０ðn j＝０w i j N i,p(u)N j,q(v)＝ðm i＝０ðn j＝０P i j R i,p;j,q(u,v),u,vɪ[０,１],R i,p;j,q(u,v)＝w i j N i,p N j,q(v)ðm rðn s w r s N r,p(u)N s,q(v).曲面各控制点的权因子为非负数(w i jȡ０),且角点权因子为正(w００,w m０,w０n,w n m＞０).N i,p(u)和N j,q(u)分别是p次和q次的B样条基函数,R i,p;j,q(u,v)是双参数变量有理基函数,U方向和V方向的节点矢量U＝[u０,u１, ,u m＋p]和V＝[v０,v１, ,v n＋q]由D eB o o r递推公式决定[９].３㊀某型飞机发动机叶片逆向设计航空发动机叶片叶盘型面弯扭掠程度复杂㊁前后缘半径减小㊁型面参数准确度要求更高,是飞机零部件中制造要求极高的产品,用它作为研究对象具有较好的代表性.(１)点云的数据处理与导入.统计完数据之后,用G e o m a g i cS t u d i o软件对点云进行整合,使点云均匀化分布,得到光滑点云.运用C A T I A对点云数据进行模型重构,处理过后的点云数据如图３所示.(２)基于C A T I A软件的点云数据处理.通过对导入点云数据的分析得出拔模线㊁叶面的组成和性质.为了呈现出点云的三角网络化影像,对处理好的发动机叶片的点云通过软件进行处理和铺面.发动机局域叶片点云的处理及铺面如图４所示.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀C A T I A中的点云模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀发动机局域叶片点云的处理及铺面(３)特征曲面的生成.首先对曲面重构前进行合理的规划,在软件中找出叶片部分特征线,然后得出９１滨州学院学报第３５卷点云的边界线,最后完成对曲面的重构.为提高其曲面表面质量,利用曲面造型模块,检验特征曲线与原始点云的贴合程度㊁特征曲线的导矢是否连续,变化是否平滑[１０],最终完成网状曲面的构建.具体过程如图５所示.图５㊀发动机局域叶片网状曲面构建过程(４)实体特征构建.对网状曲面进行搭建,通过延伸使网状曲面达到点云数据的最佳位置,重复上述操作,通过对交接曲面的裁剪和替换,形成缝合的曲面造型设计.对已经完成的封闭曲面造型设计,运用不同的方法对缝合曲面处理,将生成的叶片实体造型与点云数据做对比,不容易设计的地方与实体做对比,评估尺寸大小从而形成实体.具体生成过程如图６所示.图６㊀发动机叶片实体特征构建过程４㊀结束语本文研究了基于激光扫描测量数据的逆向工程实体建模技术,并以航空发动机叶片的逆向造型设计为例详细介绍了基于C A T I A软件进行逆向造型设计的详细步骤,完成了对发动机叶片的逆向设计.基于逆向工程的实体建模技术可以为后续研究逆向造型设计的研究者提供可靠的参考数据,对于缩 ０２第４期孟㊀飙,张㊀宇㊀基于逆向工程的航空零件数字化建模技术研究短设计时间起到很好的作用,从而提高相关行业产品研发设计的效率.同时,逆向建模技术可以与３D打印与增材制造技术相结合,极大缩短产品的研发周期.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀邓锐,吴俊超,黄坚．逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用初探[J]．山东工业技术,２０１７(２１):１０８．[２]㊀张舜德,朱东波．反求工程中三维几何形状测量及数据预处理[J]．机电工程技术,２００１,３０(１):７１０．[３]㊀王兴晨,路春光,赵震,等．逆向工程特征点提取与参数化建模方法研究[J]．机械设计与制造,２０１８(１):２２２２２５．[４]㊀李雪．基于柔性三坐标测量机的大尺寸零件测量技术研究[D]．秦皇岛:燕山大学,２０１２．[５]㊀胡爱军,谢金法,苑绍志,等．C A T I A在逆向工程技术中的应用[J]．河南科技大学学报(自然科学版),２００４,２５(４):５８６１．[６]㊀何伟．基于C A T I A V５的逆向工程自由曲面重构技术[J]．制造业自动化,２０１３,３５(６):１１４１１６．[７]㊀王巍,陈思,张曼玉．基于逆向工程的叶轮逆向设计[J]．装备制造技术,２０１８(１):３９４７．[８]㊀周海涛．基于N U R B S的风机叶片的几何造型[D]．济南:山东大学,２００４．[９]㊀上燕燕．逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究[D]．西安:陕西科技大学,２０１４．[１０]㊀谷天慧．基于关节臂的发动机叶片测量方法研究[D]．沈阳:沈阳航空航天大学,２０１６．R e s e a r c ho nD i g i t a lM o d e l i n g T e c h n o l o g y o fA e r o n a u t i c a l P a r t sB a s e do nR e v e r s eE n g i n e e r i n gM E N GB i a o,Z H A N G Y u(S c h o o l o f A e r o s p a c eE n g i n e e r i n g,S h e n y a n g A e r o s p a c eU n i v e r s i t y,S h e n y a n g１１０１３６,C h i n a)A b s t r a c t:B y s t u d y i n g t h em e t h o d o f a c q u i r i n gp o i n t c l o u dd a t a b y l a s e r s c a n n i n g,d i g i t a lm o d e l i n g o f a e r o n a u t i c a l c o m p o n e n t s c a nb e i m p l e m e n t e d,a n d t h e p r eＧp r o c e s s e d p o i n t c l o u dd a t a i s r e c o n s t r u c t e db y t h eN U R B Sm e t h o d t oo b t a i nad i g i t a lm o d e l．T h e i n v e r s e t h r e eＧd i m e n s i o n a lm o d e l i n g o f t h em o r e c o mＧp l e xa e r oＧe n g i n eb l a d e s i na e r o s p a c e p a r t s i s c a r r i e do u tb yC A T I As o f t w a r e t ov e r i f y t h e f e a s i b i l i t y o f t h em e t h o d．K e y w o r d s:r e v e r s e e n g i n e e r i n g;t h r e eＧd i m e n s i o nm o d e l;p o i n t c l o u dd a t a(责任编辑:王㊀健)１２。
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。
分析数字样机在飞机设计中的应用
分析数字样机在飞机设计中的应用摘要：飞机数字化设计在国内部分飞机局部设计中已经得到广泛的应用，但是飞机全机采用三维全数字设计相关研究还缺少案例和研究经验的支持。
在设计过程中对飞机全机三维数字化设计关键技术加以研究，最终解决了难题，建立了三维外形数模。
本文围绕数字样机设计应用与传统飞机制造模式的差异分析，并结合数字样机设计应用要求以及具体应用体现，分别展开探讨。
关键词：数字样机；三维数字化技术；数字孪生引言：目前是以信息技术革命为中心的知识经济时代，各航空科研院所、集团企业认识到时代的变化需要重新定位战略目标，抓住时代机遇，实现技术革新和再创造，增强自身核心竞争实力。
结合十六大报告提出的发展理念：“要坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条新型工业化之路。
”在外部经济发展形势下，开创了中国飞机全机规模数字样机，解决了三维数字化设计技术难关，预示着我国飞机设计水平进入了数字化设计阶段，与国际飞机设计手段相接轨，为我国传统飞机制造模式向着数字化设计制造模式转变，奠定了发展基础。
一、传统飞机设计制造模式与全机数字化样机设计对比分析从飞机数字化研制模式分析，我国自航空航天工业事业建设开始，始终受限于传统飞机设计制造方式和工具，难以达到国际飞机设计研制的先进水平。
如我国手工图纸设计、手工操作机械加工方法，也可以统称为模线样板法。
操作过程是由图纸、模线样板、样件、工装模具夹具、产品等多个设计环节构成，其本质是基于模拟量传递的产品研制方法，围绕这种研制方法，才能开展一起飞机工厂活动，不仅耗时长，工作效率也慢，严重影响着航空企业设计技术的进步。
因此，需要对传统产品研制过程进行改革创新，利用先进的技术替代传统手工设计方法，以数字化技术为基础进行设计和研究，利用计算机软硬件设施以及网络技术，实现产品设计、制造和管理，在网络和计算机的辅助下建立飞机数字化模型，模拟飞机设计、分析、装配和制造等过程。
数字化设计制造技术是实现集团飞机设计目标的先进技术手段，可以贯穿集团生产全过程，从生产线设备布置、生产线的匹配、物料配送和成本核算等多方面，通过数字化设计制造技术大幅度提高生产效率和质量，增强集团设计研发能力，省去了大量的模线、样板、样件和工装等模拟量传递工具，体现出研发周期短、产品优质、生产高效、成本较低等优势，彻底改变了传统飞机工程设计制造繁琐的过程以及技术、工具应用体系。
飞行器数字化制造技术的介绍资料
飞行器数字化制造技术的介绍资料飞行器数字化制造技术是指利用数字化技术和先进的制造工艺来设计、开发和生产飞行器的一种制造方式。
它基于计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工艺规划（CAPP）等技术，通过建立数字化模型和数据管理系统，实现对飞行器制造过程的全面数字化管理和控制。
飞行器数字化制造技术的核心是数字化模型，即将飞行器的设计、制造、装配等各个环节以数字化形式进行描述和管理。
通过数字化模型，可以实现对飞行器的全生命周期管理，包括设计、制造、维修、更新等各个环节。
同时，数字化模型还可以用于仿真分析、优化设计和虚拟制造等方面，提高飞行器的性能和质量。
在飞行器数字化制造技术中，数字化设计是关键环节之一。
通过计算机辅助设计软件，可以实现飞行器的三维建模、装配设计和工艺规划等功能。
设计人员可以根据需求对飞行器进行多角度、全方位的设计和优化，提高设计效率和质量。
同时，数字化设计还可以与其他软件系统（如计算流体力学仿真软件、结构分析软件等）进行集成，实现对飞行器性能的全面评估和优化。
飞行器数字化制造技术中的数字化制造是指通过计算机辅助制造技术，将数字化设计转化为物理产品。
数字化制造包括数控加工、激光制造、3D打印等多种技术手段，可以快速、高效地制造出复杂结构的飞行器零部件。
与传统的手工制造相比，数字化制造具有制造周期短、成本低、质量稳定等优势，能够满足不同飞行器的个性化需求。
飞行器数字化制造技术还包括数字化装配和数字化工艺规划。
数字化装配是指通过数字化模型，对飞行器的装配过程进行仿真和优化。
通过数字化装配，可以提前发现装配中存在的问题，减少装配工艺和成本。
数字化工艺规划是指通过计算机辅助工艺规划软件，对飞行器制造过程进行优化和管理。
通过数字化工艺规划，可以实现制造工艺的可视化和可追溯，提高制造效率和质量。
飞行器数字化制造技术的应用范围广泛，包括商用飞机、军用飞机、直升机、无人机等各类飞行器。
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2020/9/28
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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
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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
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工装型架和数字化预装配
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产品数字建模的内容
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。
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2、020财/9/2务8 等数据
自动报废控制（
ADC－Automatic Discrepancy Control）
BOM－ Bill of Material
CATIA 17
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
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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
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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CATI性，来协助控制零件的可变性
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
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产品数字建模的内容
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。
飞行器数字化制造技术
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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。
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
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
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产品数字建模的内容
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 (ＤＦＡ)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。
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产品数字建模的内容
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。
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产品数字建模的内容
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产品数字建模的内容
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。
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产品数字建模的内容
产品数字建模的内容
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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
安
部 颤分
装
件 振析
和
对 接
、 稳
数 据 BOM
装 配
面 定（
过
几 性应
程
各 种 设 计 与 分 析
何 分 力、
模文
数 析）
型档
据
某型飞机的数字化模型
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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
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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
• 顺序工作
• 部分零件
• 绘制工程图
• 未做 2020/9/28
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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
2020•/9/在28 工艺装备安装中解决
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。
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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2020型/9/2数8 据。