1 课题来源及背景
目前,随着国内民航业的繁荣,对民用飞机的需求不断增加;同时,用户对飞机的舒适性、安全性也提出了更高的要求。为了满足用户的需求,占领国内民机市场,我国主要的民机制造企业必须提高其民机的总体设计、制造水平。我国的部分大型航空企业,如西安飞机(集团)公司(简称XAC),虽然技术方面已经积累了丰富的大中型飞机制造经验,管理方面有一定的基础,但在向市场经济体制转轨及国际合作中也暴露出一些问题,与国外先进航空企业相比,还存在较大差距,特别是在计算机技术应用与管理方面的差距更大。如Boeing公司的新机型研制己实现无图纸设计,设计过程按并行方式进行,生产按工业工程的思想组织,而在我国航空企业中,产品设计、工艺设计、工装设计等环节基本上是串行作业方式。
1.1内装饰设计制造并行工程
飞机内装饰在提高飞机舒适性与安全性,增强飞机市场竞争力方面发挥着不可忽视的作用。飞机内装饰设计作为我国飞机设计的薄弱环节,必须首先加以改进。内装饰零件种类繁多,绝大部分采用复合材料由成型模具加工,内装饰模具的设计制造水平很大程度上决定了内装饰零件的质量以及周期与成本。以XAC为例,目前工装所虽然己经引进了CATIA系统与AutoCAD系统,但仅用于几何模型设计与二维绘图,模具开发过程中,主要依赖设计人员的经验,进行反复试模、修模,导致设计制造周期长、返修率高,不能适应当前飞机零件制造,尤其是内装饰零件制造对工装提出的要求。XAC作为我国的主要民用飞机制造企业,在国家863/CIMS支持下,实施支线飞机Y7-20OA内装饰设计制造并行工程,实现图1-1所示的功能,总体结构如图1-2所示。
.内装饰成型模具设计属于工装设计部分,内装饰成型模具CAD是Y7-20OA内装饰设计制造并行工程的一个子项目。内装饰成型模具是内装零件制造的主要工艺设备,用以确定零件形状、结构,控制外缘和获得良好的表面质量。内装饰成型模具是内装饰零件制造及其相应工艺实现的保障,并行工程环境下内装饰成型模具CAD系统,将模具设计信息一方面适时地反馈给产品设计与工艺设计,另一方面完备地提供给后续制造过程。这样既便于产品及工艺设计及时改进,又使得后续准备及制造过程尽早开展。因此,内装饰成型模具CAD系统是内装饰设计制造并行工程中连接产品、工艺设计与模具、产品制造的枢纽,对于提高产品质量、缩短开发周期、降低生产成本发挥关键作用。
1.2模具CADICAM的概念及优势
国内从八十年代初开始重视模具CAD/CAM的应用。目前,“长虹电视机厂”“黄河电视厂”都能利用模具CAD/CAM系统生产大型电视机塑料壳注射模。“一汽”、“二汽”、“132厂”、“上海大众”等大型企业均能利用模具CAD/CAM系统设计制造汽车车身大型覆盖件模具。“二汽”汽车车身模具中,自在八五期间开发的汽车车身模具计算机集成制造系统(CIMS)已经投入使用,并取得了良好效果。模具CAD/CAM技术在我国日益得到推广应用。国内七十年代末刁开始模具CAD/CAM技术的研究,但发展迅速。一些高等院校及科研机构对模具CAD/CAM进行了卓有成效的研究,并成功地开发出模具CAD系统。目前华中理工大学对锻压模CAD的研究、浙江大学和西安交通大学对冲压零件图形的输入研究、上海交通大学对成型模和注射模CAD的研究、北京航空航天大学对冲裁模CAD的研究都作了大量的工作,并取得了不少成果。
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第二章飞机内装饰模具设计制造过程
2.1飞机内装饰零件成型
飞机内装饰是指飞机内部所有外露结构部分,包括飞机驾驶舱、旅客舱、货舱及生活服务设施舱等部件。内装饰的结构划分为:天花板、遮光板、服务板、行李箱、侧壁板、舱边隔断、地板、座椅、厨房、卫生间、仪器仪表盘和门、窗等。飞机内装饰零件具有以下特点:.零件基本上是大型薄壁件,对物理性能和几何精度均有一定的要求;.零件的材料成型和结构成型同时完成,因此一般需要一定的温度、压力和气密性条件;型方法的选择有较大的自由度,存在可操作性、质量稳定、制造成本之间的协调性。飞机内装饰零件采用夹层结构的复合材料,由预浸布和铝蜂窝夹芯粘接制成,夹层结构如图2一1所示。预浸布薄而抗拉强度大,蜂窝轻而抗压能力强,二者性能互补,极大的提高了复合材料的比强度与比刚度。通过对飞机内装饰产品、模具的设计制造过程的分析,建立了基于产品数据管理(PDM)的并行设计环境。针对复合材料的功能特性及成型特点,将产品设计、工艺分析及模具设计制造过程结合起来,充分利用信息共享与过程集成的优势,实现了内装饰成型模具并行设计。生产实践证明,采用内装饰成型模具CAD系统可以极大地提高内装饰成型模具设计的自动化程度,有效地保证设计的质量与效率,并有力地支持飞机内装饰系列产品的并行设计制造。因此,本研究将当今的信息化制造技术与复合材料成型的具体特点相结合,探讨内装饰成型模具的设计思路与实现方法,具有较大的理论与现实意义。
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2.3……………………22
第三章内装饰成型模具CAD系统总体设计…………5
3.1总体设计原则及技术路线…………………25
3.2模具开发过程重构…………………26
3.3系统建模…………………26
第四章内装饰成型模具造型方法登录类型：………………36
4.1基于特征和约束的参数化设计方法登录类型……………36
4.2基于特征的参数化零件建库登录类型………………39
4.3参数化图库实现方法………………42
第五章内装饰成型模具设计过程研究………………58
5.1设计模式………………58
5.2设计机制………………62
第五章内装饰成型模具设计过程研究
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5.3模具数据管理
1995年9月GartnerGrouP公司的D.Burdick在其所做的“CIM策略列分析报告”一文中指出:“PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品艺术环境(由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成)的关键使能技术。一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、‘交流、维护设计意图的人,在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据。”PDM系统为企业提供了一种宏观管理和控制与产品相关信息的机制,覆盖了产品生命周期内的全部信息。PDM系统主要包括以下几个功能:电子资料室、和文档管理、产品配置管理、工作流程管理、分类与查询管理和项目管理等。在产品开发的整个生命周期中,PDM系统支持各开发小组共享所有的设计资源,它使各产品开发小组的所有成员都能得到于产品设计有关的一切数据。并能持续的、尽早的交换、协调和完善关于产品的有关制造和支持等各种过程的约束和定义,同时也支持各开发小组之间及时进行信息交流,全面考虑相关环节的影响,以便尽早尽快的发现和解决问题。
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总结
本论文以Y7-ZooA飞机内装饰设计制造并行工程中成型模具设计子项目为背景,研究了内装饰成型模具CAD系统开发关键技术,主要研究工作如下:.在分析飞机内装饰零件特点、工艺性及成型过程基础上,对内装饰成型模具进行了分类,并建立了零件特征与模具类型之间的对应关系;通过分析传统的产品一模具开发模式,指出该串行模式的缺陷,并提出解决方案,即产品一模具并行开发模式。.按照并行工程哲理及并行设计方法,对内装饰产品一模具开发过程进行了重构,用IDEF方法建立了内装饰成型模具设计系统的功能模型与信息模型,完成了基于产品数据管理的系统信息流程与集成框架设计,以及系统内外接口即系统界面设计。.采用特征技术及参数化技术,设计了基于特征的参数化标准零件库、零件特征库及结构特征库;根据基于事例的设计方法,实现了基于事例的模具结构设计:在分析产品型面与模具型面的基础上,实现了模具关键零件—模胎及窗口的自动设计。
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参考文献（略）