姜秀玉

摘 要：針對CAE技術在航空制造領域中應用越來越廣泛，文章分析了航空鈑金數(shù)字化快速工藝準備系統(tǒng)的設計思想，以及系統(tǒng)涉及到的關鍵技術，希望對航空鈑金制造數(shù)字化發(fā)展具有一定幫助。

關鍵詞：航空鈑金；數(shù)字化；快速工藝準備

引言

當前，在航空制造領域中，CAE技術應用越來越廣泛，先進的分析軟件在國內(nèi)所有的飛機設計以及制造廠中有已經(jīng)配備，并且已經(jīng)應用在相關的工藝準備環(huán)節(jié)中，對飛機鈑金精準制造發(fā)展具有很大幫助。但是，也存在一定的問題，在應用先進分析工具過程中，往往僅為工藝準備的局部環(huán)節(jié)，并不能夠緊密聯(lián)系到工藝優(yōu)化環(huán)節(jié)；軟件更多則是進行檢驗和分析的簡單應用，不能很好地優(yōu)化以及反饋相關的工藝設計[1]。另外，由于商用軟件具有功能眾多、操作復雜等特點，并沒有特別針對航空鈑金設計專業(yè)化模塊，這就使得在學習軟件過程中，要求具有較高素質的工藝人員，經(jīng)常和軟件廠商進行溝通。設計效率一直較為低下，由于上述問題制約著數(shù)字化分析方法在飛機鈑金制造中的應用，應該進行積極的改革處理，保證有效的應用數(shù)字化分析手段，確保在整個制造流程中的良好作用，所以，應該涉及到與其他的軟件、硬件相互配合的問題，盡力營造滿足精準化制造的數(shù)字環(huán)境。對于數(shù)字環(huán)境的具體要求，表現(xiàn)在：一是，在進行工藝、工裝設計優(yōu)化、零件定型方面，要積極和分析手段進行聯(lián)系；二是，進一步規(guī)范化數(shù)值建模和分析的具體要求，使得使用者條件有所降低；三是，不斷確保分析和優(yōu)化效率的提高，能夠在真正的制造中應用好仿真分析。

1 系統(tǒng)設計思想

在進行飛機鈑金精準制造過程中，則是致力于在盡可能短的周期內(nèi)，有效降低制造成本、提高產(chǎn)品質量。所以，對于具體的成型過程中可能碰上的質量問題，應該盡量在設計階段進行有效避免，并且，應該通過有效的制造前的工藝規(guī)劃和設計，來保證成本、效率和質量的共同優(yōu)化處理。特別是對于工藝準備中的審查中，應該盡量考慮到各種情況，避免出現(xiàn)相關的工藝缺陷問題，應該在設計環(huán)節(jié)對各種質量問題進行預先消除，這樣才是有效進行精準制造的著手點[2]。

根據(jù)對飛機鈑金數(shù)字化制造中的數(shù)字化快速工藝準備進行分析，可以看出，信息化技術水平在飛機制造領域的應用越來越高，已經(jīng)能夠通過CAD/CAE/CAPP平臺完成進行相關的工藝化準備工作。在現(xiàn)存的數(shù)字化制造流程基礎上，通過有效的科學技術手段的引入，保證數(shù)字化快速工藝準備技術的有效性，能夠有效針對各項工作進行有效審查。同時，能夠將不合格的零件進行返回修改，并能提出有效的缺陷解決措施，保證發(fā)放的都是合格的零件。對于具體的工藝流程來說，應該充分利用CAE技術，保證有效進行缺陷和質量的預測，通過相應的解決方案，保證各種質量問題得到有效排除。對于工裝設計階段來說，應該通過有效的模面快速設計工具，保證流程化的順利進行，同時，能夠優(yōu)化相關的工裝模面，使得后續(xù)出現(xiàn)的幾何精度以及成型質量問題得到解決。最后，對于零件在生產(chǎn)現(xiàn)場中的質量問題來說，應該保證通過數(shù)字化快速工藝準備機制，使得零件的反復修整次數(shù)逐漸減少。

充分考慮到在具體的數(shù)字化制造過程中涉及到的快速工藝準備技術的具體相關需求，在進行設計支撐軟件系統(tǒng)中，應該保證根據(jù)下列的設計原則進行。

第一，對于應用效果來說，應該保證生產(chǎn)成本降低并且有利于成形缺陷的消除及質量的進一步提高。針對飛機鈑金工藝的缺陷問題，應保證有效的技術手段。

第二，針對功能上來說，應該根據(jù)不同工藝準備環(huán)節(jié)用戶的需求，提出相應的有效方法，對于根據(jù)CAE為基礎的數(shù)字化工藝準備來說，CAE技術的需求在具體的每個工作環(huán)節(jié)中都不同。這樣就應該保證能有效對于工藝審查中的成形進行快速分析，能夠較為準確地判斷出工藝設計中的缺陷問題，通過相應的工裝設計將結果有效反饋在模面設計中。

第三，對于集成性來說，根據(jù)數(shù)字化工藝需求的相應的配套軟件系統(tǒng)，一定要要求能夠繼承現(xiàn)有的航空廠內(nèi)的數(shù)字化環(huán)境。

2 系統(tǒng)詳細設計

2.1 系統(tǒng)框架與功能分析

根據(jù)不同的客戶提供相應的設計以及優(yōu)化要求，系統(tǒng)能夠進行有效處理，對于工藝人員來說，能夠有效實現(xiàn)工藝分析和設計，以及缺陷功能預測等功能；對于工藝審查人員來說，能夠有效判斷快速成形性內(nèi)容、成型方式等；對于工裝設計人員來說，能夠實現(xiàn)回彈補償以及快速的模面設計等功能。通過上述有效的組合方式，保證形成一系列的鈑金成型知識庫、快速工裝設計系統(tǒng)以及快速工藝仿真系統(tǒng)等三個方面，還包括相關的鈑金工藝知識數(shù)據(jù)以及涉及到相關的材料性能等。針對快速工藝準備系統(tǒng)，上述存在的三個子系統(tǒng)其主要功能分析如下：第一，對于快速工藝分析系統(tǒng)來說，能夠有效利用數(shù)值模擬方法，實現(xiàn)回彈補償，進行有效的快速成形性分析；第二，對于模面快速設計與優(yōu)化系統(tǒng)來說，能夠保證模面具有快速回彈補償，以及快速設計等功能；第三，對于成形工藝知識庫系統(tǒng)來說，主要包括相關的輔助工藝審查、工裝設計以及工藝設計，以及相應的輔助缺陷診斷方面的功能。

2.2 系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理探討

可以看出，這種通過PDM系統(tǒng)為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理非常有效，能夠在航空制造業(yè)中發(fā)揮重要的作用，能夠有效集合相應CAD、CAM、CAE等應用軟件以及數(shù)據(jù)庫，所以，在進行數(shù)字化工藝準備系統(tǒng)的實施過程中，充分考慮到了有效集成相應的CAX、PDM等系統(tǒng)。

一般來說，對于CAE系統(tǒng)往往具有非常復雜的數(shù)據(jù)管理問題，比如，涉及到相關的網(wǎng)絡、模型、材料以及參數(shù)輸入，輸出格式等方面的管理，還涉及到相應的不同平臺的數(shù)據(jù)接口問題等方面。這種多余復雜的數(shù)據(jù)使得企業(yè)有效進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的負擔進一步加重，不能采用有效的先進分析方法。所以，應該在具體的實踐過程中，有效保證數(shù)據(jù)的輕量化處理，使得不同平臺之間的交互影響盡量減少，這點在設計快速工藝準備系統(tǒng)具有重要意義。此系統(tǒng)能有效對于CATIA內(nèi)部的功能組件進行調(diào)用，還能有效借用CATIACAD（MechanicalDesign）框架下幾何特征樹的管理方式，這樣就能將零件與模面的關鍵幾何信息關聯(lián)起來，特征面和特征草圖等幾何數(shù)據(jù)均可直接映射。

3 結束語

文章分析了面向飛機鈑金精準制造的數(shù)字化工藝準備系統(tǒng)設計原則，構建了飛機鈑金快速工藝準備系統(tǒng)的框架，設計了系統(tǒng)的結構和功能組成，建立了系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理方式。系統(tǒng)基于CATIACAA平臺開發(fā)，將工藝準備中工裝設計、回彈補償、工藝仿真分析等工作集成于CATIA環(huán)境，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理的輕量化。

參考文獻

[1]賀劍，劉闖，王俊彪，等.基于知識的飛機鈑金零件制造指令設計系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].制造指令設計，2012，31（1）.

[2]王俊彪，劉闖，韓曉寧.面向制造的飛機鈑金零件多態(tài)模型[J].航空學報，2007，28（2）.