摘 要：我国民用飞机在设计和制造过程中应用数字化技术能够很大程度上提高研制能力，并推动研制模式的进一步改善，提升民用飞机的整体技术水平，从而缩短与世界发达国家间的水平差距。本文主要从不同角度对数字化在民用飞机设计和制造中的应用进行了详细地分析，以供相关人员参考。
关键词：数字化技术；民用飞机；设计与制造
中图分类号：TU27 文献标识码：A
数字化技术在民用飞机设计和制造中的广泛应用已彻底改变了我国飞机行业的设计与制造模式。目前我国在研制民用飞机的全过程中大多使用国外比较先进的数字化设计和制造技术，不管从飞机的概念阶段、制造维护阶段还是服务和支持阶段，都已实现了可视化管理的水平。
1 飞机数字化的定义
飞机产品的数字化实际上就是使飞机定义信息能够通过一种方法在一个集成三维实体模型中进行表达，该方法规定了产品的尺寸、工艺信息、表达方法、公差标注规则等，从根本上改变了传统飞机产品数字化（即二维图纸和零件表）的定义方法。另外，飞机数字化的定义使其生产制造中的唯一依据发生了改变，变成了三维实体模型，并且它还改变了传统的制造方法。
（1）三维标注。设计人员应以实际的制造条件及技术水平对三维标注的原则、要求及紧固固件的标识方法进行制定，并统一规定飞机的尺寸、表面粗糙度、字母、文字、数字及公差等，从而形成企业标准。
（2）模型的精确。精确模型需满足两个条件：一是应满足数字化预装配和电子样机协调中的要求。二是应满足飞机在设计、制造及工艺中的要求。实际上，模型状态就是飞机的零件真实状态，工艺和制造部门可以直接使用。在民用飞机研制的过程中，为了精确模型，设计人员大多采用专业的模块建模方式进行保障，例如对一些机加零件进行精确设计时，大多通过CATIA V5软件中的Part Design模块来建模。
（3）民机的制造、工艺及装配信息。飞机的制造、工艺及装配信息在三维模型中无法进行表达，例如：热处理的方法、表面处理的方法、装配信息、紧固件的信息及材料信息等。设计人员可以采用对零部件的结构树来制定模板的方式将其标识到三维模型中。将零部件模型导入PDM系统的过程，可以使系统自动获取结构树中的制造、工艺及装配信息，并且还能自动按照规定的格式生成EBOM，以便为日后飞机工艺和制造环节提供更多服务。
2 飞机数字化的预装配
数字化的预装配实际上就是一个模拟装配的过程，该过程中将飞机整体的数字样机作为基础，以工艺的流程为主导，通过计算机的软件平台，实现产品装配中各个作业的统一建模，并在虚拟环境下，对产品进行工艺决策、质量检验及制造装配，整个过程主要传递的是数字量。
（1）装配干涉的仿真。工作人员通常在虚拟的装配环境中，对飞机的零件、组件及成品根据已设计的工艺流程进行定位、装配、移动及夹紧。在装配环节对不同产品间及产品和工装间进行干涉检查，如果系统中存在干涉情况就会自动报警，并且能够得出干涉的数量和区域，从而帮助工作人员及时寻找和分析出现干涉的原因。
（2）人机工程的仿真。产品装配过程中，人作为主要的参与者，作用于产品移动的整个过程中。在虚拟工装结构和产品结构的环境中投入标准化的人体三维模型，可以使系统自动根据制定的工艺流程仿真装配工人的可达性、可视性、可操作性、安全性及舒适性。其中可视性是指工作人员能否看见装配流程及能看到多大范围；可达性是指工人在工作过程中他们的身体或者肢体能否达到实际装配的位置；可操作性是指零件的重量及空间的大小是否能够为工作人员提供更多的便利；舒适性是指工作的操作时间及承受负荷是否能够保障他们的安全；安全性是指当工作在一些较高位置作业时是否具有安全保障等。
（3）对虚拟数字化车间的仿真。数字化技术的应用可使飞机设计和制造人员在虚拟装配环境下，建立地面、厂房及起吊设备等一些三维资源模型，并将建成的工作平台、装配工艺、夹具等放入厂房中，根据制定的装配流程对数字化车间进行仿真。
（4）装配顺序的仿真。数字化技术的应用能在虚拟环境中，根据已定装配工艺的流程，对产品的拆卸和装配过程实施三维动态的仿真，并检验各个零件是否能按照设计工艺顺序顺利装配上去，这样很大程度上保障了工艺设计装配顺序的正确性。
3 产品的数据管理
产品的数据管理核心为产品，管理的信息主要以过程、资源和数据为三大要素，并通过运用PDM软件技术，实现与产品有关的集过程、资源及数据于一体的管理技术；以飞机整体优化概念为依据来描述整体产品的数据开发过程和制造过程，并对产品在生命周期的数据管理进行规范，从而保障产品数据的可跟踪性及一致性，使被设计的数据更加有序，实现产品在设计、制造及工艺环节中的优化和资源共享。
PDM系统的功能内容主要有：文档管理、工作流程的管理、产品管理、工装管理及对管理和合作工作的更改等。其中文档管理的对象是各个产品的文档资源，包括质量管理、企业和外部环境标准、工艺文件、更改管理、工装文件、设计文件、外来纸质的文件、车间工艺的文件、数据安装的通知单、外来数据的发放清单、产品文档等；产品管理的对象为不同产品中的材料、统计报表、产品数据及BOM等，并使EBOM、MBOM及PBOM三者实现重构，从而保障工艺、数据及设计衔接的有效性，及数据维护的统一性；工作流程的管理是指对不同产品业务流程的管理，例如一些工艺文件的任务分配流程、审批流程、数据发放的流程等，从而最大限度上保障企业流程的规范性及自动化，使设计人员将工作重心放到产品生命期的重要任务上；工装管理的对象为各个产品的工装工艺和工装设计；而更改管理是指对各个产品工艺设计的更改单、技术单、材料定额的更改单及设计更改单等进行有效地管理。PDM系统对飞机产品的数据管理起到了巨大的作用。
结语
总之，数字化技术在民用飞机设计和制造过程中的应用使飞机研制过程发生了巨大的变化，不仅提高了整体设计和制造的技术水平，还加快了飞机现代化的发展，取得了很大的进展，该技术将会在日后研制民用飞机的过程中，发挥其重大作用。
参考文献
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