金凡深 张晟 杨雄飞
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市150060
摘要：MBD是新一代产品定义技术，对于飞机结构件检验规划技术研究具有重要的作用，飞机是一种高精度、 复杂性的工业产品，在进行飞机的加工制造和检测时候，对于飞机零部件的尺寸、公差计算具有严格的要求，本 文就MBD技术进行了简单的概述，并就MBD技术在飞机结构件检验中的应用进行了分析。
关键词：MBD；飞机结构件；检验规划技术引言窗体顶端
国家航空工业也致力于推广MBD技术，并在设计、制造等领域取得了进展。但总体而言，基于MBD的数字化设计与制造模式尚处于探索阶段，产品信息的数字化定义、设计管理标准等有待进一步完善，尤其是在飞机零部件检测方面。国航继续依靠二维图纸来表达产品检测过程的信息，而设计过程实现了三维数字化，这直接导致了产品检测信息的双数据源，导致产品检测过程的二义性、检验规划和产品设计变更的不同步骤，以及信息管理和信息丢失的潜在问题信息传递不通畅等。窗体底端
一、MBD技术的概述
MBD技术，即采用三维实体模型来完整表达产品定义的 信息，对于三维实体模型中产品定义和公差的标注规范以及 工艺信息的表达方法进行了详细的规定[1]。MBD技术的三维 实体模型，不仅改变了传统的二维图纸表达，还成为生产制 造过程中唯一的依据。 早在1997年，美国工程师协会在波音公司的协助下就开 始进行关于MBD标准的研究和制定，并在2003年成为美国国 家标准。MBD不仅仅是简单的将二维图纸信息转化成为三维 数据，而是充分利用三维模型的自身特点，为用户提供高效 且便于理解的信息表达方式。在MBD技术中采用三维模型来 定义产品的尺寸、公差的标注规则和工艺信息表达方式，并 且作为生产制造过程中的位移依据。通过MBD技术中的三维 数据模型，在利用图片和文字表达过程中，直接或者间接的 揭示了一个物料项的物理和功能需求。 在飞机的制造过程中，应用MBD技术实现三维图形和 文字表达，一方面实现了真正的单一数据源，保证设计数据 的唯一性；另一方面还消除可能的双源数据之间的不协调情 况，此外更加方便与数据管理，有利于提高数据的安全性。 在三维实体模型中，定义数据统一，可以减少零件设计的准 备时间，缩减成本，提高工程质量。
二、基于MBD的飞机结构件检验规划意义
飞机结构件检验规划是飞机在制造过程中一个非常重 要的环节，是保障飞机达到良好的飞行性能和保障飞行安全 的重要措施。在检测的过程中，出了对于少数零件和结构有 特殊的要求，飞机结构件和其它工装零件都统一采用坐标测 量机采集结构件表面若干测量点的实际坐标与理论坐标之间 的位置偏差，如果采样点充足并且每一个采样点位置偏差都 在公差允许的范围之内，就表示飞机结构件的加工质量为合 格。为了保障飞机结构件检验结果的可信度，结构件点位偏 差一般都是按照形状特征进行分层抽样检验，这种检验模式 需要标注和检测的公差相很少，并且在测量完毕后不需要对 于测量数据进行拟合和分析处理，只需要计算每个测量点的 点位偏差，但是由于目前的大多数计算机辅助监测规划系统 都不具有形状识别能力，导致不需要按照形状类型进行点位 偏差分层抽样检验，使得在实际的检测规划中，不仅需要消 耗大量的人力，检测规划效率低，还使得检测成本高，检测 结果的可信度得不到保障。 基于MBD技术的飞机结构件检验规划，是采用三维模 型为信息载体定义产品设计，与传统的二维图纸检验规划表 达方式不同，MBD技术下飞机结构件检验规划是将结构件的 几何信息和非几何检验检测信息进行融合，通过对于三维实 体模型的建立，来作为飞机结构件检验的唯一依据和数据来 源，不仅可以保障检验规划信息数据的正确性和完整性，还 可以达到飞机结构件在设计制造、更改设计信息和检验规划 信息的一致性。
基于MBD模型，可以生成测量程序，通过数 字化测量技术来进行检测任务，实现数字化检测和设计、制 造的同步化，另外通过测量路径的优化和干涉检查等计算机 辅助方法，不仅可以帮助企业提高检测过程的效率，还可以 保证飞机结构件在检测规划结果的准确性。 窗体顶端
三、基于MBD的检验规划体系应用
3.1MBD检验规划工艺模型的定义
MBD检验规划工艺模型中，只能进行公差、检验规划等相关信息的增加，不能对于工艺模型中原有的信息进行修改或者删除。
在MBD检验规划工艺模型中，检测的工序包括了检测工序序号、检测名称信息，在进行产品工序检验时候，也要关联加工工序信息，这表示该检验工序是在某一工序加工结束后进行的检验。检验的对象一般是指几何表面，使用的检测工具有手工和自动两类，其中手工类有游标卡尺、千分尺、R规、角度尺等；自动类有涡流测厚仪、电动轮廓仪、三坐标测量机等。在MBD检验工艺模型中，测量点位信息是测点规划的结果，用于记录三坐标值和测点在结构件几何表面上的法失向量值；测量路径是三坐标测量机在测量中测头的运行轨迹，在三维模型中是通过折线连线的形式表达。另外，测量的记录是用于判断测量结果是否合格的信息依据。
3.2基于MBD检验规划工艺模型的组织和数据管理
基于MBD检验规划工艺模型，对于数据的组织和管理有两种方式。由于CATIA采用的特征树方式对于模型数据进行管理，可以采用特征树方式对于检验规划信息进行管理，另外在特征树方式管理中要总结归纳出一个根特征原型，通过扩展得到其余特征原型，将测量点和测量路径的原型特征进行总结，使与实例化的结构树形式组织到一起，帮助用户查看和操作。另外，对于检验数据的管理，可以将检验规划工艺模型、检验规程、轻量化模型等集成在一个统一的信息框架中，并与MBD检验数据与业务信息系统进行共享，实现MBD的检验规划统一模型。
四、减少误差出现的措施
针对工艺系统变形，首先可以提高工艺系统的刚度，降低材料的削切使用量，使变动幅度值缩减。其次，还可以采取措施，通过一定的热加工，降低磨损度，使工件的韧性更加匀和，均衡中间构造。除此之外，还可以更改进给方向，逆向而行，清除工艺系统的变形，从而降低机械加工由于变形而引发的误差。
通过就地加工提高精度。在机械加工或者安装过程中，许多工件的加工并不是独立进行的，因为很多部件都是互相有所联系的，按照平常的机械加工步骤，很容易产生无法规避的误差，但是如若采取就地加工的途径，往往能够从很大程度上避免这些误差，不仅如此，还能够大大地提升机械加工的精准度。
采取转移、补偿的方式降低误差。很多情况下，一些机械加工的误差无论采取什么措施都是难以避免的，因此不如转换思路，采取转移或者补偿的方式来缩减误差。可以通过从工艺系统、夹具上面寻找突破点，来找到既能够转移误差，又不会对机械加工的精准度产生过多的负面影响的方法；或者也可以通过人工的逆向加工，来进行误差抵消、补偿，从而提升机械加工的精准度。窗体底端
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结束语
随着MBD技术在航空产品研制中的广泛应用，目前在航空产品的研制流程中普遍基于MBD模型开展工作，未来MBD模型将作为装备研制的唯一数据源进行传递。因此针对飞机部件的数字化检验方法提出相应的检验流程和关键技术环节，为MBD条件下飞机部件的数字化检验提供指导和依据。但是所提出的是以激光测距为基础的部件数字化检验方法，利用其他设备进行部件数字化检验的方法可参考使用，但具体实施过程仍需要进行进一步研究。
【参考文献】
[1]徐龙,刘爱明,刘元.基于MBD的检验数模在数字化检测中的应用[J].工具技术.2016(10)
[2]孙季.基于MBD的飞机结构件检验规划技术研究[J].工业,2018(24):83.
[3]段娜.基于MBD的飞机结构件检验规划技术研究[J].航空制造技术,2018,489(19):62-67.
[4]陆爱萍. 基于MBD的飞机结构件检验规划关键技术[J]. 现代国企研究, 2017(20):125-125.