基于MBD的飛機結構件檢驗規劃技術研究

2024年3月1日發(作者：物業管理公司)

基于MBD的飛機結構件檢驗規劃技術研究

摘要：MBD是一種新的產品定義技術，在飛機結構檢驗規劃技術的研究中占有重要地位。飛機是一種高精度、高度復雜的工業產品，在制造和檢驗過程中對飛機部件的尺寸和公差計算有嚴格的要求。本文介紹了MBD技術在飛機結構檢測中的應用。

關鍵詞：MBD；飛機結構件；檢驗規劃技術

國家航空工業也致力于推廣MBD技術，并在設計、制造等領域取得了進展。但總體而言，基于MBD的數字化設計與制造模式尚處于探索階段，產品信息的數字化定義、設計管理標準等有待進一步完善，尤其是在飛機零部件檢測方面。國航繼續依靠二維圖紙來表達產品檢測過程的信息，而設計過程實現了三維數字化，這直接導致了產品檢測信息的雙數據源，導致產品檢測過程的二義性、檢驗規劃和產品設計變更的不同步驟，以及信息管控和信息丟失的潛在問題信息傳遞不通暢等。

1 MBD技術的概述

MBD技術允許使用三維實體模型來充分表達產品定義信息，并在三維實體模型中開發產品定義和寬度標簽標準以及用于表達產品信息的方法。對MBD技術的三維實體模型進行加工，不僅改變了傳統的二維圖形表達方式，而且改變了生產系統。自1997年起，美國工程師學會開始制定MBD標準，并于2003年成為國家標準。充分利用三維模型的特點，為用戶提供高效、易懂的信息表達用戶MBD技術，利用三維模型定義產品尺寸。寬度標注規則和工藝信息表達規則，并作為制造過程中移動的基礎，該技術的三維數據模型直接或間接地描述了材料構件在使用圖像和文本時的物理和功能需求。從那時起在飛機制造中使用MBD技術，一方面可以實現圖像和3D字符的表達，另一方面可以提供唯一、真實的數據源，保

證設計數據的唯一性，另一方面可以消除兩個數據源之間可能存在的不一致性，通過促進和管控數據，可以提高數據安全性。保持三維實體模型和統一的數據定義，減少了零件設計的時間，降低了成本，提高了工程質量。

2 基于MBD的飛機結構件檢驗規劃意義

飛機結構部件檢驗的規劃是飛機制造過程中非常重要的組成部分，是確保飛機在飛行中取得良好性能和確保飛行安全的重要措施。在檢測、少數部件和特殊結構要求時，從測量機的坐標點采集飛機和其他工具部件的表面原理，或者如果有一定數量的測量點，如果采樣點的豐度和每次偏差采樣點在公差范圍內的位置允許飛機進行質量轉換，則理論與實際坐標點之間的偏差。為了保證結果的可信度的飛機保護形式通常為特點,分層抽樣檢驗,檢驗安排都必須貼上標簽后很少和公差的檢測和測量不需要來分析和處理數據時,需要計算每個點的差距,但是,由于大多數計算機監控系統沒有識別能力的形式,導致需要分層抽樣檢驗,標準差檢測規劃實踐中消耗大量的人力資源管控規劃,檢測效率低。此外,檢測的是昂貴的,而且也不能保證結果的可信度。飛機結構測試計劃,根據MBD的技術,三維模型用于產品設計信息載體的定義、表達與傳統二維圖紙檢驗計劃,MBD技術在飛機結構檢查計劃是結構的幾何信息和幾何測試檢測信息融合,通過建立三維實體模型,作為飛機結構檢測的唯一依據和數據源，不僅可以保證檢測規劃數據的正確性和完整性，還可以實現平面結構在設計和制造中，改變設計信息和檢測規劃信息的一致性。模型基于MBD,可以生成測量程序,測試任務通過數字測量技術,實現同步的數字檢測和設計、制造、和通過測量路徑優化和干涉檢查計算機輔助方法,不但能幫助企業提高考試效率的過程,也能確保飛機結構的準確性測試計劃的結果。

3 基于MBD的檢驗規劃體系應用

3.1 MBD檢驗數據的管控和應用。MBD根據檢驗計劃系統融合了各種各樣的信息,為了有效地管理和應用檢驗數據,建立統一的模型檢驗計劃基于MBD:流程模型,輕量級模型將測試計劃,測試程序、測量過程、測試報告和其他綜合信息框架在一個統一的整體,統一、標準化管理;同時作為基于MBD的檢測數據和業務管理系統的內部集成信息交換源，實現三維檢測流程、檢測數據等信息檢驗計劃系統向檢驗數據和業務管理信息系統的轉換。通過對檢驗計劃的過程模型、

檢驗過程、測量過程、檢驗報告等信息進行分析，得到了內部關聯，并基于信息包含和聚集關系建立了統一的基于MBD的檢驗計劃模型。基于MBD的統一檢驗規劃模型信息包括3部分:原始數值模型、檢驗規劃過程模型、輕量化模型。原始數字模型通常是三維設計模型或三維工藝模型。在三維檢測規劃系統中打開原始數字模型，在完成相應的檢測規劃后，即可生成檢測規劃過程的數字模型。檢測規劃過程的數字模型不僅包含了原數字模型中已有的產品名稱、產品編碼、幾何信息等信息，還存儲了測量路徑、坐標系統等檢測信息。檢測過程信息與檢測計劃過程的數值模型相關，該數值模型從三維檢測計劃系統中導出，并將存儲在模型文檔中的信息轉換為文本文檔。在檢驗數據和業務管控信息系統功能下，通過對檢驗過程信息的分析，自動生成檢驗過程的定義和檢驗計劃信息。

3.2 MBD驗證編程過程模型的定義。MBD測試計劃過程模型是以設計模型或過程模型為基礎的。除了設計模型或工藝模型外，還需要包含完整的非幾何信息，如尺寸公差、幾何公差、材料、加工工藝等。在測試計劃過程模型中，不能修改或刪除設計模型或過程模型的原始信息，只能添加容差、測試計劃等相關信息。檢測過程中包含檢測過程編號和檢測名稱信息，還包含對產品過程進行檢測時對應加工過程的關聯信息，即在某一過程處理完畢后進行檢測過程。檢查對象通常指用于指導檢查人員現場操作的幾何曲面。檢測工具分為手動和自動兩大類，測點位置信息是測點規劃的結果，記錄測點的測點笛卡爾三坐標值標值和零件幾何表面上的法矢向量值。測量路徑描述了三坐標測量中探頭的運行軌跡，以折線連接的形式在三維模型中給出。檢驗要求記錄了用于判斷檢驗結果是否合格的信息，如尺寸公差值、形狀和位置公差值、按BAC5946標準進行硬度檢驗等。

3.3 MBD檢驗規劃工藝模型數據的組織。MBD數據的組織與管控兩種管控方法可以用來控制輔助設計系統應用對象的不同方法：一種是基于特征樹的管控方法，另一種是基于層及層表過濾器的管控方法。特征樹法是指在建模過程中，采用不同特征描述的產品特征對應，并利用隱藏開關顯示和讀取產品信息。層及層表過濾法包括在建模過程中為不同層次的不同產品類別提供信息分布。產品信息按層空間關聯組合控制進行分類，由于CATIA使用特征樹來管控模型數據，因此本文使用特征樹來管控檢驗規劃信息，并將檢驗規劃信息融入到數字模擬的設計或處理中。特征樹管控的關鍵是檢查規劃信息的特征模型和樹的顯

示。導航根據“測試規劃過程模型”的定義，總結了根特征原型，并給出了其他特征原型，如存儲測試過程信息的過程特征原型和測量點信息的測量點特征原型，以及用于測量路徑信息的測量路徑特征的原型。根據固有邏輯與關聯關系，組織將各個特征原型按照檢驗規劃信息，實現原型的標準化和信息的模擬。顯示導航樹是管控特征樹的另一個關鍵元素，它具有以下特點：其目的是在實現后以結構樹的形式構造特征的原型，以便用戶可以查看和利用特征的示例。

因此，基于MBD定義的三維數字化生產和檢測無二維圖紙方案和無紙質工作指令不僅改善了工作環境，同時提高了產品檢測結果的準確性。希望本文能對MBD檢驗計劃過程模型在飛機結構檢驗計劃中的應用提供一些參考。

參考文獻：

[1]孫季.基于MBD的飛機結構件檢驗規劃技術研究[J].工業,2018(24):83.

[2]段娜.基于MBD的飛機結構件檢驗規劃技術研究[J].航空制造技術,2018,489(19):62-67.