基于MBD技术的航空发动机造数字化工艺实施应用

基于MBD技术的航空发动机造数字化工艺实施应用本文分析了航空制造企业在开展MBD面临的问题，结合企业数字化工艺应用实际，给出企业基于数字化工艺解决方案以及在航空制造企业成功实施应用。一、问题的提出MBD是一种以三维模型数据为数据传递依据的全信息模型，来描述几何形状信息、产品制造信息（尺寸、公差、技术要求等）、属性（设计属性、制造属性、分类属性、编码属性等），使三维实体模型数据作为生产制造过程中的唯一依据，实现设计、工艺、制造、检测等应用高度集成。这一项目的提出直接对现有设计、工艺系统的大变革，由于现行工艺中每道工序都需要配以图形进行说明、标注等，需要工艺人员做大量的图形绘制工作，如何将MBD模型体现在工艺规程上，并且进行工序内容的说明，尺寸的表达等这些都是开展MBD工艺过程中急需解决的问题。二、系统解决方案为了解决问题，公司立项开发了基于MBD三维工艺系统，根据三维工艺的特点与要求，基于NX和Teamcenter协同平台，在CAX与IE的基础上，通过开发形成的工艺设计系统，辅助工艺人员完成零件的三维工艺规程的设计。总体技术方案见图1。图1工艺系统总体技术方案三、系统实施应用1）设计数据浏览工艺技术人员通过Teamcenter可视化浏览器查看MBD设计数据，或通过NX查看产品设计模型，通过旋转、缩放、剖切、测量等功能查看模型信息，通过选择PMI视图可以查看在各视图中标注的尺寸公差信息，进行制造BOM构建、流水分工、开始工艺设计。2）工艺结构建立在TeamcenterManufacturing中建立工艺BOM，见图2。每个零组件对应一个总工艺节点，在总工艺下建立零件所需要的工艺对象，比如毛坯工艺、机加工艺、数控工艺等，在工艺中建立工序，在工序下添加设备、工装、辅料等物料对象。工艺与工厂结构中的车间（或分厂）关联，工序与车间的工作中心（工位）关联。图2TeamcenterManufacturing中的工艺BOM3）工序模型建立在Teamcenter的工艺、工序对象上创建NX数据集，如图3，进入NX中通过WAVELink功能关联引用设计模型或其它工序模型，通过NX同步建模功能对模型直接修改，比如增加加工余量、删除加工孔、槽等，方便快捷地建立工序模型。图3Teamcenter中的NX数据集4）工序内容建立在NX中通过PMI功能进行3D制造信息标注，比如尺寸公差要求、加工区域标识、操作说明、检验要求等，如图4。需要展示内部细节时，可通过PMI剖视图展示。复杂工序可根据表达需要增加标注视图。对于热工艺，表现形式可根据加工特点作相应调整，一般情况下形状变化不多，尺寸公差信息较少，工艺参数较多。图4NX中3D制造信息的标注5）PDM系统的MBD工艺管理使用定制好的工艺文件模板，从系统中提取产品、工艺、工序、工装、设备等信息，添加到工艺文件中，生成的IE表达的工艺文件。图5是基于Web在线作业指导说明书，通过IE或其它浏览器打开创建的作业指导说明书；实现三维浏览器浏览JT模型。同时在PDM协同平台下提供设计、校对、审核、审定、标检、归档、发放等工艺审批信息的记录，支持圈阅信息的保存、对比、权限控制等；支持工序的会签，满足不同工序的差异化会签需求。实现在PDM协同平台下的MBD工艺流程管理。图5基于Web在线作业指导说明书四、系统收益分析MBD作为新一代工艺编制方式，是未来技术的发展方向，从生产线测试总结来看，该系统从功能上满足当前MBD需求：1）新思路由于设计所采用三维数据作为唯一数据源进行发图，系统基于设计提供三维数据，3D工序模型建模以及PMI建模表达；工艺信息在NX系统一次表达，直接生成工艺文档，表达可按需求3D或2D表达。2）新方法、新工具在三维模型直接使用HB5800-1999工具和加工序号自动标识功能，对于尺寸公差可以直接添加，量具、刃具等，工装也可以在进行尺寸标识的时候填写，系统自动生成工艺报表，节约了工艺编制时间。3）协同单一数据源MBD全信息模型协同构建，多部门提前介入，工程效益大大提高。4）系统集成系统与PDM系统无缝集成，工艺路线、工艺文件直接在TC系统管理，并且在TC系统审批流程。五、系统展望虽然该工艺编制系统是从功能上可以满足工艺人员工艺文件的编制，但是该系统目前还只是个原形系统，还只是一些关键技术的应用探索与突破，距离型号工程化应用阶段还需进一步研究完善和改进。