1、1、轉變生產(chǎn)方式，二維圖紙轉三維模型，三維工序模型 在大部分航天單機產(chǎn)品的機械加工過程中，機加工藝規(guī)程還是以二維紙質 文檔的形式下發(fā)到車間，這種傳統(tǒng)的信息傳遞方式存在以下缺點： 1）信息傳遞效 率較低，限制了管理和生產(chǎn)效率的提升： 2）生產(chǎn)一線的信息更新難以及時、準確 的反饋和控制； 3）紙質文檔易于損壞，易受油漬、粉塵等污染，使得數(shù)據(jù)和圖跡 模糊不清； 4）二維工序圖繪制繁瑣，表達不直觀，有時易產(chǎn)生歧義。隨著航天企業(yè)數(shù)字化制造和信息化進程的深入發(fā)展， 三維 CAD 軟件已經(jīng)較 為普及，利用三維模型表達工藝信息已是一種趨勢， 采用這種無紙化的工藝表達 方式具有以下優(yōu)勢： 1）管理方式靈活，信息

2、交換和傳遞方便，檢索準確快速； 2） 表現(xiàn)手段豐富，以三維模型和交互手段實現(xiàn)紙質工藝文件不可能提供的表達方 式，更加直觀、清晰地表現(xiàn)加工過程，減少工人了解加工過程所需的時間，提高 生產(chǎn)效率。因此，研究和制定機械加工及零件的三維標注規(guī)范具有積極的理論意 義和迫切的現(xiàn)實需求。2、可視化三維工藝1 機加工藝三維可視化表示方法 可視化技術是以三維表現(xiàn)技術再現(xiàn)三維世界中的物體，利用三維形體來表 示復雜的信息。 它通過一種仿真的、 三維的并且具有實時交互能力的方式來傳遞 信息。三維可視化工藝是在虛擬環(huán)境下， 借助虛擬現(xiàn)實技術的可視性特征， 對工 藝信息和零件加工結果進行圖形圖像處理與顯示， 以達到工藝信息

3、直觀可感知的 目的。通過機加工藝的可視化，企業(yè)能夠： 1）實現(xiàn)工藝設計信息的可視化提取、 交互和修改，為傳統(tǒng)加工工藝提供信息； 2）實現(xiàn)機加工藝現(xiàn)場信息的可視化認 知、提取和交換，改變傳統(tǒng)以紙質文檔傳遞信息的模式； 3）車間現(xiàn)場能將工藝 更改建議以可視化的形式進行反饋。虛擬環(huán)境可以提供給設計者以及現(xiàn)場人員多方面的感觀認識，其中視覺感 受可以有顏色、大小、形狀等，顏色通常給人以直接的視覺沖擊，作為可視化的 有效方式應用到諸多領域的科學可視化中。 在三維可視化工藝表示中， 采用基于 顏色和標注模式的可視化表示方法，首先給出可視化工藝表示的相關定義。三維可視化工藝是以工藝 MBD 模型為基礎和載體來

4、表達零件工藝過程和 工序加工結果， 并具有實時交互能力的工藝展示方式。 它能把零件設計信息、 制 造資源信息、工藝設計信息和管理信息整合后以數(shù)字量的形式傳遞到車間現(xiàn)場， 并展示出來三維可視化工藝的定義，建立工藝 MBD 模型是關鍵。在建立工藝 MBD 模 型時采用結構化的工藝設計方法， 以結構化的形式來描述工藝方法和步驟， 因此， 工藝設計結果已不是傳統(tǒng)意義上的工藝規(guī)程和工序卡。 結構化的工藝設計方法采 用自頂向下的手段， 通過零件生成過程逐層分解來構建工藝過程， 將工藝關聯(lián)到 相關對象，將零件三維信息、 資源三維信息、 工藝三維信息同管理信息整合到一 起，得到完整的工藝 MBD 模型。利用工

5、藝 MBD 模型，結合虛擬展示技術，將 工藝信息以全三維數(shù)字量的方式傳遞到車間現(xiàn)場。 現(xiàn)場操作人員通過交互瀏覽工 藝模型，能快速準確的獲取所需信息。3、CAM 的集成，數(shù)據(jù)一致4、在線檢測隨著數(shù)字化設計與制造技術在航空制造業(yè)的廣泛應用， 特別是三維 CAD 技 術的日益普及， 飛機研制模式正在發(fā)生根本性變化， 傳統(tǒng)的以數(shù)字量為主、 模擬 量為輔的協(xié)調工作法開始被全數(shù)字量傳遞的協(xié)調工作法代替， 三維數(shù)模已經(jīng)取代 二維圖紙， 成為新機研制的唯一制造依據(jù)。在梟龍飛機和 ARJ21 飛機機頭的制 造過程中， 中航工業(yè)成飛公司結合數(shù)字化制造技術的發(fā)展方向， 傳統(tǒng)的以數(shù)字量 為主、模擬量為輔的協(xié)調工作法開

6、始被全數(shù)字量傳遞的協(xié)調工作法代替， 并取得 了一些階段性成果。但是，與國外發(fā)達航空企業(yè)相比，仍然存在很大的差距，主 要表現(xiàn)在三維數(shù)模并沒有貫穿于整個飛機數(shù)字化制造過程中，基于 MBD (Model-Based Design)技術的產(chǎn)品定義工作尚處于探索階段，以 MBD為核心 的數(shù)字化工藝設計和產(chǎn)品制造模式尚不成熟， MBD 的設計、制造和管理規(guī)范還 有待完善， 三維數(shù)字化設計制造一體化集成應用體系尚未貫通。 因此，為了縮短 飛機研制周期， 提高飛機研制質量， 有必要以三維數(shù)模為載體， 借鑒國外發(fā)達航 空制造企業(yè) MBD 技術的成功應用經(jīng)驗，結合飛機數(shù)字化制造流程，開展適合于 我國國情的飛機三維

7、數(shù)字化設計制造技術應用研究。近年來，國內飛機研制已經(jīng)由三維數(shù)模取代二維圖紙，采用基于模型定 義 MBD (Model Based Definition )技術的產(chǎn)品定義模型成為新機研制的唯一制 造依據(jù)。零件工藝設計也在逐漸采用計算機輔助工藝設計(CAPP)系統(tǒng)。但是對于飛機零件的工藝設計，二維工藝設計不能直接利用全數(shù)字化 MBD 模型，需 要手工維護大量 3D 到 2D 轉換等不增值環(huán)節(jié)，沒有從根本上實現(xiàn)零件 MBD 模 型到零件工藝信息模型的轉變 1。根據(jù)以上分析，本文對基于 MBD 技術的機加件工藝信息組織結構進行分 析研究，提出了基 于 幾何和 特征的工 藝信息模型 和工藝 規(guī)劃方法，

8、利用 CAITAAutomation 技術與創(chuàng)成式工藝規(guī)劃方法完成了基于 MBD 技術飛機機加件 的工藝信息模型存儲和工藝規(guī)程設計，實現(xiàn)了從 CAD 到 CAPP 和 CAM 的零件 工藝信息傳遞。隨著三維計算機輔助設計技術的深化應用， 基于 MBD(Model-Based Definition ，基于模型定義 )技術開展三維工藝設計已經(jīng)成為研究熱點。MBD 技術是一個用集成的三維實體模型來完整表達產(chǎn)品定義信息的 方法體，通過一個完整的三維實體模型表達產(chǎn)品信息中的幾何形狀信息、尺寸、 公差和工藝等信息。國內航空企業(yè)逐步開展基于 MBD 技術的產(chǎn)品設計制造，將 MBD 模型作為制造的唯一依據(jù)并取

9、得一定進展，但仍然存在許多技術瓶頸。目 前工藝部門仍以基于圖樣的二維工藝設計方法為主， 以二維圖樣為主要的信息傳 遞媒介，具體體現(xiàn)在基于二維視圖的工藝設計知識的表達、 獲取、組織與管理比 較困難，不能有效地總結設計經(jīng)驗和設計方法 ;復雜產(chǎn)品以及零部件的關鍵特征 屬性難以在二維視圖中表現(xiàn)，這使得工藝性評價以及審查流于形式;三維CAD/CAM 系統(tǒng)往往建立在統(tǒng)一信息平臺上， 而基于二維 CAPP 平臺的工藝設計 無法共享統(tǒng)一的三維產(chǎn)品模型，無法在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺下進行數(shù)據(jù)管理?？梢哉f，傳統(tǒng)的工藝設計逐漸與上游的全三維數(shù)字化設計和下游的先 進制造工藝及裝備不相適應， 存在著無法有效利用設計模型信息、 數(shù)