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《造飞机的那些事》——NO.088《十大关系之四:飞机制造中数字量传递与实物量传递之关系》

《造飞机的那些事》——NO.088《十大关系之四:飞机制造中数字量传递与实物量传递之关系》 沈阳特种加工
2025-10-16
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导读:在飞机制造领域,每一次突破都蕴含着无数的创新与坚持。《造飞机的那些事》就是飞机制造领域的知识宝库,强烈推荐业内外对飞机制造感兴趣的人士关注,一起探索飞机制造的无限可能!

  数字量在飞机研制批阶段,由于有大量的可利用时间,的确解决了人们对飞机制造中出现问题的认知准确性和信息反馈快速性,为研制批设计验证和工艺改进提供了支撑。到了飞机批产阶段,我们要求的是无质疑地合格加工和有效装配,而数字量因为不能有效解决生产环境内所有不确定因素,又由于到目前为止,还没有公认的理论和实际数学模型支撑“以虚控实”,费时费力的测量数据往往不知如何处理,更难以有效解决生产中的诸多问题,无法满足人们的生产计划要求。飞机数字量传递在工程设计上是成功的,在制造上还在探索。国内一些型号目前存在的问题就是一个很好的例证。

  因时制宜,因地制宜。麦子种在了夏天的水田里,水稻插在了冬天的黄土高坡上,都不可能获得期待的收成。

在飞机制造领域,数字量传递与实物量传递是两种不同的技术路径,二者既存在替代关系,又在数字化转型的背景下形成协同互补。以下是具体分析:

一、数字量传递与实物量传递定义与核心差异

1. 数字量传递 

以三维数模、数字化工艺指令和数据流为核心,通过CAD/CAM系统、数字孪生等技术实现设计、制造信息的全生命周期传递。其特点是信息集成度高、可追溯性强,例如MBD(基于模型的定义)技术将尺寸、公差等工艺信息直接集成在三维模型中,替代传统二维图纸。  

2. 实物量传递 

依赖物理实体(如模具、标准件、实物样板)进行工艺参数传递,例如传统钣金制造中通过模线和样板指导加工。这种方式精度依赖人工操作,效率较低且易产生累积误差。

二、数字量传递的应用与优势

1. 设计与制造一体化 

通过MBD技术,三维数模成为唯一制造依据,实现设计、工艺、制造的无缝衔接。例如,中航工业成飞在枭龙飞机制造中应用全数字量传递,减少传统模拟量传递的误差和返工。  

2. 工艺优化与效率提升 

数字化工艺设计工具(如CATIA)可快速生成制造模型,支持虚拟装配和仿真验证,降低实物试错成本。例如,飞机框类零件通过数字化建模实现制造模型的标准化定义,缩短工艺设计周期。  

3. 全生命周期管理 

数字孪生技术实现物理飞机与虚拟模型的实时交互,支持从设计到维护的全周期数据追溯。波音公司通过数字孪生优化飞机性能预测和故障诊断,减少实物测试需求。

三、实物量传递的现存价值与数字化延伸

1. 基础工艺支撑 

在复杂结构件加工中,实物标准件仍不可或缺。例如,飞机发动机叶片的高精度加工需依赖实物量具校准数控机床,确保加工精度。空客飞机活动面装配仍然采用实物标工进行协调性传递技术。

2. 数字化赋能的实物传递 

通过传感器和物联网技术,实物量传递过程被数字化记录和分析。例如,智能夹具实时采集加工数据并与数字模型比对,动态调整工艺参数,减少实物误差,提高装配协调性  

3. 混合制造模式 

部分环节仍需实物与数字的结合。例如,飞机装配中,AR技术辅助工人通过数字指引,借助标准工艺装备或工艺装备标准件,完成实物安装,提升装配效率和装配准确性。比如波音/空客的舱门与机身的装配都是采用了混合制造模式。

四、两者关系:替代与协同并存

1. 替代关系 

- 设计阶段:数字量传递(如MBD)完全取代二维图纸,减少实物模线/样板的使用。  

- 工艺规划:数字化仿真替代实物试制,缩短研制周期。  

2. 协同关系 

- 数据闭环:实物加工数据反馈至数字模型,优化后续设计。例如,通过加工误差分析改进MBD模型的公差标注。  

- 混合验证:数字仿真与实物测试结合,确保工艺可靠性。例如,增材制造的飞机部件需通过数字模拟和实物测试双重验证。  

五、数字化转型的推动作用

1. 技术融合 

云计算、人工智能等技术加速数字量传递的普及。例如,中航重机通过“八大基础数据库”整合设计与制造数据,实现线上线下协同研发。  

2. 标准体系构建 

国际标准(如AS9100)推动MBD技术规范,促进数字量传递的标准化应用,同时保留实物量传递的必要性。  

3. 产业链协同 

“主制造商-供应商”模式下,数字量传递实现跨企业/跨行业数据共享,实物量传递则保障供应链的实物质量一致性。

在飞机制造中,数字量传递通过全生命周期数据集成和智能化工具显著提升效率与精度,而实物量传递仍作为基础工艺环节存在。两者的融合(如数字孪生、混合制造)是数字化转型的核心方向,既降低实物依赖,又通过数据闭环优化制造质量。随着MBD技术融合工艺设计的成熟和工业互联网的深化,数字量传递将主导主流,实物量传递则向高附加值环节聚焦。






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