基于MBD的航空數字化零件檢測技術研究

馬寧宇 王金權

摘 要：MBD（基于模型的工程定義）技術在工業和制造業領域的推廣應用，改變了以往通過二維工程圖紙描述零件幾何信息的方式，轉而利用三維模型來定義尺寸、公差和工藝信息，為零件的加工、檢測提供了技術支持。航空飛機上所用的很多零件，對精密度有極其嚴格的要求，基于MBD的數字化零件檢測，對保證零件加工制造的精度，降低殘次品率有積極幫助。本文分別從可檢測性分析，檢測工藝的規劃、仿真、審簽，以及產品質量分析等方面，對這一技術的工藝流程和操作要點展開了簡要分析。

關鍵詞：MBD;航空零件;數字化;檢測技術

0.引言

在我國航空行業逐步實現設計、制造、裝配數字化的背景下，推廣基于MBD的數字化零件檢測技術，有其可行性和必要性。在運用這一技術時，要求相關人員必須熟悉其工藝流程，以及每個環節中需要重點關注的技術要點，例如在可檢測性分析環節，要明確模型基本信息，進行模型規范檢查;在檢測工藝規劃環節，要做好基準定位和測量路徑規劃。只有熟悉這些操作要點，才能將基于MBD的數字化零件檢測技術的應用優勢發揮出來。

1.可檢測性分析

在數字化檢測的準備環節，可檢測性分析是一項關鍵技術，其目的是判斷檢測模型是否符合標準，同時通過提取待檢測信息，判定在現有的設備條件下，是否可以滿足檢測要求。可檢測性分析結果顯示符合要求后，繼續進行下一步驟。該環節又可細分成3個部分。

（1）定義檢測模型。為了讓檢測工作順利進行，并獲取想要的檢測結果，需要結合待檢測零件的特點，對MBD檢測模型進行定義。例如尺寸信息方面，包括直徑、角度等;形狀信息方面，包括圓度、平面度;輪廓信息方面，包括線輪廓度、表面粗粗糙度。（2）規范性檢查。基于MBD的數字化檢測，必須要保證檢測模型本身不存在問題，例如模型標注符合規范、模型信息準確完整。檢查結果顯示合格，則進入下一步驟;反之，檢查不合格需要重新返回設計部門，繼續進行模型優化后，重復上述步驟，直到合格。檢查流程如圖1所示。（3）公差標注。為了提高檢測的準確性，需要將數字化檢測中，允許的最大公差標注出來。如果超出最大允許誤差，則零件精準度不達標。

2.檢測工藝規劃

航空飛機中的很多零件，其結構形狀復雜多樣，要想準確、全面的測量其特征信息，需要使用多種檢測設備。而數字化檢測環境下，采取的方法是建立監測設備資源庫和檢測分工知識庫，可以對各種類型的精密零件，根據其基準類別、特征類型和精密等級，挑選恰當的檢測設備，指導數字化檢測工作的順利開展。實際進行零件檢測時，需要使用到夾具對待檢測零件進行固定，為了體現出數字化檢測的規范性，也需要在計算機的仿真系統中，建立檢測專用夾具庫。同時，還要定期做好數據庫內信息的更新，保證虛擬夾具的種類、參數等，與實體夾具保持一致。完成上述準備工作后，設計測量路徑，為下一步開展工藝仿真提供必要指導。

3.檢測工藝仿真

按照規劃好的測量路徑，首先在離線環境下進行一次仿真運行，檢查整個運行期間有無發生碰撞、有無超行程錯誤等常見問題。如果發現問題，需要對測量路徑重新進行優化。另外，還需要考慮到不同型號產品，對數字化測量可能產生的影響，因此在進行在線仿真實驗前，還要對檢測程序格式做統一處理，所有程序格式均遵循DMIS標準，然后連接網絡，啟動測量設備對待測零件進行數字化檢測。

4.檢測工藝審簽

基于MBD的數字化檢測中，審簽也是其中一個重要的流程。根據以往經驗，在數字化檢測中經常會因為檢測模型不精準，或是檢測工藝規劃不科學等一系列問題，導致檢測質量不達標。為了避免此類問題的發生，引進了審簽環節。具體操作如下：首先，設立審簽表格，將程序運行過程中提取到的關鍵信息，全部記錄在審簽表格中。例如之前的可檢測性分析結果、檢測工藝仿真結果等等。其次，負責審簽的人員，對上述信息進行整理，保證信息真實且填寫無誤后，將表格發送給審簽部門，進行驗收。確定不存在問題后，將審簽合格后的表格，重新發回。

5.檢測效果表達

以審簽結果作為參照，開始進行數字化檢測。在檢索欄中輸入待檢測零件的編號，然后由系統從數據庫中提取該零件的模型。將待檢測的零件放置在指定位置，從夾具庫中選擇合適的夾具，對待檢測零件進行固定。完成上述工作后，系統啟動程序進行測量。將檢測所得的各項結果，錄入到檢測報告表中，所有檢測項目完成后，匯總檢測數據，生成一份檢測評估報告。將電子板的檢測評估報告單獨保存，重新將檢測所得數據返回至CAD軟件中，利用待檢測零件的三維模型，標記理論值與實測值的差異，兩者的差異使用不同顏色進行標記，方便技術人員直觀的掌握零件的檢測結果。

6.產品質量分析

該技術通過檢測模型即可實現檢測夾具的裝夾、檢測工藝規劃、檢測程序的編制和仿真并推送至檢驗現場，實現了在線生產與線外檢驗的并行進行，從而大大縮短了首件檢驗時間。建立檢測結果數據庫，進行統計過程控制分析，實現對超差結果的實時預警。

7.數據傳遞與管理

在整個數字化檢測流程中，各個環節產生的數據、信息、資料等，都需要收集起來，并按照標準格式進行存儲。通過構建航空零件數據庫，將這些信息存儲到數據庫中，為今后的零件數字化檢測工作開展和持續優化提供必要的參考。

8.結語

在航空零件的生產、制造、檢測等各個環節實現數字化的背景下，基于MBD的數字化零件檢測技術得到了推廣應用。相比于普通的零件檢測模式，其應用優勢不僅僅體現在檢測效率更高、結果更加精確等方面，更重要的是實現了一套標準化的檢測體系，最大程度上杜絕了以往人工操作檢測，存在的誤差較大的問題，對提升零件檢測結果的可信度有積極幫助。在運用這一技術時，還要求技術人員必須熟悉整個流程，并且在可檢測性分析、檢測工藝規劃、檢測工藝仿真等環節，采取重點管控措施，才能為高精度的零件加工與制作提供技術參考。

參考文獻：

[1]劉紅軍，葉文靜，紀俐.基于CAA的復雜零件MBD模型數字化檢測數據提取與組織技術[J].制造業自動化，2016（12）：64-67.

[2]鄭偉連，楊敏潔，劉睿，段桂江.基于MBD的檢測數據和三維模型關聯與可視化技術[J].航空精密制造技術，2014（06）：11-14.