飞机数字化制造技术及应用

飞机制造技术涉及学科广，包含内容多。本书围绕飞机制造的重点专业技术领域，详细介绍了数字化条件下飞机制造的工艺设计内容、仿真方法，以及相关的工艺装备、关键技术及解决途径。全书共8章，内容分别为并行产品数字化定义、结构件数控加工技术、钣金零件成形技术与管理、复合材料构件数字化制造与管理、数字化焊接技术、热表处理工艺与管理、飞机金属零件增材制造技术、装配技术与管理。

　　本书以数字化技术应用为重点，利用典型案例分析、介绍数字化技术应用方法。本书供从事飞机制造工艺技术工作的工程人员使用，可作为飞机结构设计人员的参考资料，也可作为航空航天院校师生的教学参考书。

引言……………………………………………………………………………………………（1）

 

第1章　并行产品数字化定义………………………………………………………………（5）

 

1.1　并行定义的组织与管理……………………………………………………………（5）

 

1.1.1　并行定义团队及工作内容……………………………………………………………（5）

 

1.1.2　并行定义数据成熟度控制……………………………………………………………（7）

 

1.2　数字化制造工艺性要求……………………………………………………………（10）

 

1.2.1　通用要求……………………………………………………………………………（10）

 

1.2.2　机加实体工艺性要求………………………………………………………………（11）

 

1.2.3　钣金实体工艺性要求………………………………………………………………（12）

 

1.2.4　导管零件实体工艺性要求……………………………………………………………（13）

 

1.2.5　复材零件实体工艺性要求……………………………………………………………（14）

 

1.3　产品数据管理………………………………………………………………………（16）

 

1.3.1　产品多视图管理……………………………………………………………………（16）

 

1.3.2　构型管理……………………………………………………………………………（19）

 

1.3.3　文档管理……………………………………………………………………………（19）

 

1.3.4　工作流管理…………………………………………………………………………（21）　

 

1.4　协同平台作用于功能………………………………………………………………（23）

 

1.4.1　数据协同管理………………………………………………………………………（24）

 

1.4.2　正式发放数据管理…………………………………………………………………（25）

 

1.4.3　沟通与协作…………………………………………………………………………（25）

 

1.4.4　工作流协同…………………………………………………………………………（25）

 

第2章　结构件数控加工技术………………………………………………………………（27）

 

2.1　数控加工概述………………………………………………………………………（27）

 

2.1.1　数控加工和数控机床………………………………………………………………（27）

 

2.1.2　数控加工的特点和应用………………………………………………………………（32）

 

2.1.3　数控加工的工艺性…………………………………………………………………（33）　

 

2.2　数控加工工艺………………………………………………………………………（34）

 

2.2.1　航空结构件分类……………………………………………………………………（34）

 

2.2.2　航空结构件典型工艺………………………………………………………………（37）　

 

2.3　数控编程技术………………………………………………………………………（42）

 

2.3.1　数控编程的方法……………………………………………………………………（42）

 

2.3.2　数控编程的流程和要求………………………………………………………………（44）

 

2.3.3　快速数控编程技术…………………………………………………………………（48）　

 

2.4　数控加工仿真………………………………………………………………………（55）

 

2.4.1　数控加工仿真方法…………………………………………………………………（55）

 

2.4.2　数控加工仿真应用…………………………………………………………………（57）

 

2.5　结构件数字化检测…………………………………………………………………（58）

 

2.5.1　数字化检测概述……………………………………………………………………（58）

 

2.5.2　结构件测量方法……………………………………………………………………（60）

 

2.5.3　测量数据采集与分析………………………………………………………………（61）

 

第3章　钣金零件成形技术与管理…………………………………………………………（64）

 

3.1　钣金零件数字化工艺设计…………………………………………………………（64）

 

3.1.1　数字化定义钣金零件工艺特点………………………………………………………（64）

 

3.1.2　数字化钣金零件工艺特征的识别……………………………………………………（65）

 

3.1.3　数字化钣金零件工艺审查……………………………………………………………（69）

 

3.1.4　钣金展开料的数字化设计……………………………………………………………（72）

 

3.1.5　数字化工艺信息模型表达……………………………………………………………（74）　

 

3.2　钣金成形仿真技术…………………………………………………………………（75）

 

3.2.1　飞机钣金成形仿真技术概述…………………………………………………………（75）

 

3.2.2　仿真材料模型选取及材料模型参数…………………………………………………（77）

 

3.2.3　航空钣金成形仿真系统的应用………………………………………………………（82）　

 

3.3　航空钣金数控设备…………………………………………………………………（97）

 

3.3.1　航空钣金数控设备概述………………………………………………………………（97）

 

3.3.2　航空钣金数控设备类型………………………………………………………………（98）　

 

3.4　钣金零件数字化检测……………………………………………………………（103）

 

3.4.1　钣金零件数字化检测概述…………………………………………………………（103）

 

3.4.2　数字化检测方法的特点……………………………………………………………（104）

 

3.4.3　钣金零件数字化检测要求…………………………………………………………（105）

 

3.4.4　钣金零件数字化检测流程…………………………………………………………（105）

 

3.4.5　钣金零件成形精度评判……………………………………………………………（106）

 

第4章　复合材料构件数字化制造与管理………………………………………………（109）

 

4.1　复合材料构件数字化制造的总体框架…………………………………………（109）　

 

4.2　复合材料构件数字化工艺设计…………………………………………………（110）

 

4.2.1　基于模型的工艺设计……………………………………………………………（112）

 

4.2.2　工艺环境设计……………………………………………………………………（115）

 

4.2.3　数字化制造流程…………………………………………………………………（116）

 

4.2.4　数字化制造数据定义与应用………………………………………………………（117）　

 

4.3　工艺仿真分析……………………………………………………………………（119）

 

4.3.1　液态成形树脂注射模拟仿真………………………………………………………（120）

 

4.3.2　固化工序设计仿真………………………………………………………………（127）

 

4.3.3　热压罐工艺仿真…………………………………………………………………（129）

 

4.4　复合材料构件数字化制造设备…………………………………………………（131）

 

4.4.1　自动下料机………………………………………………………………………（131）

 

4.4.2　激光投影仪………………………………………………………………………（134）

 

4.4.3　热隔膜成形机……………………………………………………………………（135）

 

4.4.4　热压罐……………………………………………………………………………（136）

 

4.4.5　自动铺带机………………………………………………………………………（136）

 

4.4.6　自动铺丝机………………………………………………………………………（138）

 

4.4.7　五坐标高速铣和柔性夹具系统……………………………………………………（140）

 

4.4.8　水切割……………………………………………………………………………（142）

 

4.4.9　超声C扫描无损检测设备…………………………………………………………（142）　

 

4.5　生产准备和生产过程管理………………………………………………………（144）

 

4.5.1　数字化制造文件数据的准备………………………………………………………（144）

 

4.5.2　库房管理…………………………………………………………………………（144）

 

4.5.3　生产过程信息管理………………………………………………………………（145）

 

4.5.4　其他生产信息的管理……………………………………………………………（149）

 

…

…

要实现中华民族伟大复兴的目标，就必须坚定不移地贯彻科教兴国和创新驱动发展战略。国务院在2015年发布的《中国制造2025》战略规划中明确提出了中国制造强国建设三个10年的三步走战略，要求在促进工业化和信息化深度融合，开发利用网络化、数字化、智能化技术等方面，着力在一些关键领域抢占先机，取得突破。

　　近十几年，中国的航空工业走完了世界航空史上几十年走过的路，从20世纪90年代的望尘莫及，到望其项背，再到如今的同台竞技，我们正在向着领先超越的方向发展。在这个过程中，飞机的设计、试验技术、机载航电、武器控制技术的发展尤为突出，飞机零件制造及装配技术水平虽然也取得了长足的进步，但是，总体上与国外先进飞机制造水平相比还有代差，如何进一步缩小差距，尽快赶上并超越世界先进水平，是我们这一代人的历史使命。

　　近年来，国内各大院校和航空企业纷纷投入力量研究飞机数字化制造技术，特别针对基于模型的设计制造、结构件高效数控加工、整体化加工、增材制造、装配等方面的技术开展了大量的技术攻关，取得了一些技术成果。这些数字化制造技术的科研成果正在逐步应用于飞机的研制与生产中，在数字化设计领域各主机厂所已基于协同设计平台开展规范化的并行产品数字化定义；在零件制造领域，大型复杂复合材料制件、大型钛合金电子束焊和超塑成形激光焊整体结构件等已装机应用；在装配领域突破了数字化装备制造与应用的关键技术，开始进行部件自动对接和自动制孔等装配技术应用。

　　应用飞机数字化制造技术改变飞机制造生产方式是一项复杂的系统工程，涉及多学科、多领域知识的综合应用，需要有一个新的技术体系来支撑。当前数字化制造技术正处于快速发展时期，为了使从事与飞机制造相关工作的广大科技人员能够比较全面地了解和掌握飞机数字化制造技术及其应用理念，将数字化制造方面的研究成果与大家共同分享，推动飞机数字化制造技术快速发展，作者对多年来从事的数字化制造技术研究成果进行系统总结与精练，编著此书。

　　本书以面向工程应用为宗旨，详细阐述了数字化条件下制造技术发展特点，系统地介绍了并行产品数字化定义的业务流程和数据组织与管理的方法，针对飞机制造的主要专业领域，详细介绍了结构件数控加工，钣金零件成形与管理，复合材料制件制造与管理，数字化焊接，热表处理工艺与管理，增材制造，装配技术与管理等方面的新工艺、新技术，以及管理控制要素和信息化管理手段，并结合实际分析介绍了应用案例。