支持三维数据的航空复杂产品CAPP技术研究及应用

1 引言

    目前在我国航空复杂产品的研制和生产中，以交互式为基础的二维CAPP系统已经取得了广泛的应用，有效的解决了企业工艺文件编制、工艺文件规范及工艺文件管理等问题，极大的提高了工艺人员的工作效率。但是随着企业信息化建设的不断深入，基于二维图形信息进行工艺设计的传统CAPP系统已经不能满足企业工艺设计和管理的要求了。我国的航空制造企业目前越来越多地采用三维CAD进行产品设计，基于三维模型的CAPP理论研究也已经在国内外各大高校及研究所取得了一定成果，但由于各种原因基于三维模型的CAPP系统一直处在学术研究中，并未在工程应用领域得到较好的实际应用，大多数三维CAPP系统依然停留在理论研究阶段。

    本文研究开发了支持三维数据的CAPP系统，为二维工艺设计过渡到三维工艺设计打下坚实的基础，对提高我国航空复杂产品的生产能力，降低制造成本，提升工艺设计效率及质量具有重要的现实意义。

2 支持三维数据的航空复杂产品CAPP系统需求分析

    2.1 支持三维数据的CAPP系统需求分析

    由于航空产品结构复杂、研制技术难度大、周期长并且长时间处在极端恶劣的环境下工作，因此其工艺方法也较为复杂，工艺的编制效率与合理性直接影响着航空复杂产品的可靠性和安全性。目前我国航空制造业信息化水平已经得到了极大的发展，二维CAPP系统已经在各制造企业得到了广泛的应用。但是当产品数字化三维研制过程进行到工艺准备阶段时，却出现了三维数据传递的“断层”。现有的工艺准备过程无法直接利用三维模型信息，仍然采用二维图纸和工艺指令的方式进行；无法保证产品数据、工艺数据的一致性，在新型号的制造过程中，工装设计不合理、工艺设计不合理等问题屡有发生；工艺指令表现方式单一，仅为二维工艺卡片，无法为制造提供直观、精确的指导，影响了产品质量和交货周期。

    目前，相关航空制造企业已逐步开展基于MBD的产品协同设计模式，设计评审、发图也逐步基于三维数模进行，传统二维CAPP系统已难以支撑MBD技术的推广应用，因此如何充分利用三维数据进行工艺设计成了问题的关键，如图1所示。利用PDM平台进行数据管理，在CAPP中实现二维工艺和三维工艺的设计及应用。

    图1 支持三维数据的航空复杂产品CAPP系统需求

    2.2 工艺数据分类

    随着以三维模型为基础的数字化设计与制造技术的推广与运用，传统二维CAPP如何充分利用设计部门产生的三维数据已经成为CAD/CAPP集成的关键。