时间：2023-09-08 17:14:27
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字化技术与制造技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：TK421 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0004-01
中高速柴油机广泛应用于船舶动力推进和船舶电站、陆用电站等，具有结构复杂、尺寸大、零部件类型及数量多、配套行业面广的产品特点，产品生产具有批量小、配套方案多样化的特征，制造周期较长。如何在行业内广泛深入的应用数字技术，对于提高柴油机制造业的生产效率及产品质量具有重要的意义，也是未来中高速柴油机制造技术发展的方向。
1 国内中高速柴油机企业数字化制造技术现状
我国中高速柴油机企业数字化制造技术经过十几年的摸索，在柴油机零部件设计、工艺、工装、数控加工等方面取得了一定的效果，数字化应用水平逐步提高，大致如下。
1）基础环境：计算机应用基本普及，网络建设和计算机硬件配备与时代接轨，行业通用仿真分析软件、CAD/CAM/CAE/PDM等软件系统逐步普及，与软件开发公司合作开发了部分有企业特征的专用数字化系统，形成了初具模型的数字化工作方法和能力，为数字化技术推广应用提供了保障。
2）设计、工艺技术：普及了以二维CAD软件为基础的产品、工装设计，三维CAD/CAM设计份额持续增长；CAPP技术在工艺中得到了较普遍的应用；PDM开始在企业局部应用；MES数字化信息管理系统逐步构建。
3）企业管理：在人力资源、财务管理、生产计划、车间物流计划等方面均推广了各种信息数字化技术；实现了产品生产计划和物料定额计划数字化方案制定和管理；开展了EPR、OA等管理流程优化工作，管理效率明显提升，管理成本大幅降低，应用效果显著。
4）生产线：机械加工数控设备有较大增长，关键零件实现数控编程制造；检测设备仪器采用了三坐标、数显测量尺、电子窥镜、激光扫描等数字设备；仓储管理引入计算机管理系统。
2 我国中高速柴油机数字化制造面临的问题
国内中高速柴油机数字化制造技术应用与国外先进水平仍然差距显著，数字化制造在中高速柴油机制造业中的应用广度和深度函待提高。主要表现如下。
1）数字化制造技术缺少成熟模型。企业多注重柴油机产品设计技术，一般只在部分环节上辅以数字化技术手段，忽视数字化技术系统化应用。行业缺少可参考的完整成熟数字化方案，难以形成系统化数字制造技术体系。数字化制造技术应用产生的效益、效果只是比较传统作业手段有所长进，并未充分发挥数字化功效。
2）数字化技术“信息孤岛”问题十分严峻。单位与单位甚至单位内部不同部门，不同人员之间，数字化技术系统相互隔离、各自为政。各种相互有关联的数据资源无法有效的集成和共享、交流，大量不必要的重复建设经常发生。数据共享和交流平台建设缓慢，平台建设者和使用者缺乏深入沟通，纸介质技术资料继续是部门之间信息传递的唯一“合法”手序，数字化数据更新滞后难以实战。
3）企业内部数字化系统未摆脱传统串行模式，并行工程不易实施。企业设计、工艺、生产、检验数字化应用体系串行现象突出，缺乏能够引领团队协作的数字化顶层并行设计方案，使得制造数据衔接缺乏默契，生产准备周期长，信息交流存在各种障碍，由此造成实施柴油机制造并行工程困难。
4）数字化制造技术开发滞后。柴油机企业的数字化开发能力不强，数字技术标准建设滞后于数字技术的推广应用。数字化软件企业对柴油机行业又缺少符合时展要求的长周期系统化调研，数字化软件设计也常常只是简单模仿部分传统作业模式流程，数字化模式未能深入改变传统作业思路。
3 中高速规模柴油机企业数字化制造技术的发展趋势
柴油机的研制水平要与时展相得益彰，数字化技术必须在更广的范围和更深的层次上得到应用，通过数字技术增强柴油机企业的研发能力。我国中高速规模柴油机制造正处于与数字化制造技术相结合由引进技术向自行研发的重要时期，呈现出以下趋势。
1）建立基于单一数据源制造模式。实现CAD/CAPP/CAM/CAE等多种数字技术一体化，使产品制造向无纸化制造方向发展。产品设计、工艺工装设计、加工与装配数据实现共享和继承、重组，单一数据源为产品的优化设计、性能分析、生产制造、装配、质量检验及企业生产系统规划、调度、各级过程管理与控制提供一体化模型支持，可使生产全过程信息交流无障碍、从而使产品生产效率和质量得到更好的结果。
2）实现相互关联不同资源的整合。人力资源、知识库资源、制造资源、用户资源等各种相互关联资源将进一步得到整合，基于数字技术的虚拟体系使企业各级人员能够利用数字化工具协同工作，消除“信息孤岛”现象，进一步提升各种资源的利用效率。
3）建立数字化并行网络辅助制造体系。制造系统采用并行化网络制造环境组织业务流程，实现产品和工艺设计结果的早期验证，快速响应市场需求。
4）建立支持产品全生命周期的虚拟企业协同工作平台。实现数字化工厂和数字化车间，从产品设计，工艺方案、生产计划、零件制造、装配试验、仓储物流到用户服务的快速响应系统，建立基于实现共享和交流的集成工作平台标准体系。使产品从设计到交付全过程信息无缝链接传递及反馈。
4 数字化制造技术进一步发展的思路
面对国内中高速柴油机制造业的迫切需要，数字化制造技术还需要从以下几个方面着手推动进一步发展。
1）推动流程优化。研究和分析国内外先进制造、管理模式，总结和提炼适应我国柴油机设计和制造数字化模式。以自主研发为契机，推动中高速柴油机企业在设计、工艺、制造、管理等产品全生命周期数字化流程优化，落实并行工程全面实施。
2）重点研究数字化制造统一数据库及集成应用。着重研究CAD/CAPP/CAM/PDM/MES等各类单项数字化制造技术应用系统的集成，构建基于统一数据库体系的企业级集成平台，发挥集成应用效果。
3）开展柴油机企业之间、企业与院校、研究机构、软件公司等相互交流，共同为中高速柴油机行业摸索出一条具有行业特征的系统化数字制造技术模式。
4）加强人才队伍建设。制定数字化制造技术专业人员激励、培养、锻炼计划，对技术人员和管理人员规范化和高层次地数字化制造技术培训应广泛开展。
5 结束语
数字化制造技术是全局性、体系化的新技术，涉及产品研制的各个环节，中高速柴油机是关系我国国计民生，国防安全的重要产品，数字化制造技术的应用是国内中高速柴油机企业研制的必由之路，此项技术的深入发展和广泛应用必将使国内中高速柴油机研制水平跨上一个新的台阶。
参考文献
[1]崔剑.PLM集成产品模型及其应用：基于信息化背景[M].机械工业出版社，2012.
【关键词】协同平台；数字化；结构；飞机；设计
0.引言
传统的设计制造过程是：飞机设计―工艺准备―工装设计―零件制造―装配，由于设计过程不可避免的变更，最终导致研制周期长，成本高等缺点。但是，传统的飞机结构设计，在经过了上百年的开拓创新和经验积累，已经形成了一套成熟的设计体系。从设计输入到产品输出的整个过程中，每一步都考虑了防差错，并能快速地解决生产中出现的各种问题。数字化协同平台正是借鉴传统的飞机设计的工程经验，并利用数字化、网络化等手段，使其更加系统化，规模化。数字化协同平台在继承了传统的飞机结构设计的优点的基础上，充分运用了高性能计算机强大的计算能力和高速网络的快速传输能力，为飞机结构设计提供了更加开阔的设计平台。
1.数字化制造特点
1.1产品研制方法发生改变
传统样机研制过程和方法大体分为概念设计、初步设计和生产设计阶段，各设计阶段均需绘制模线和制作物理样机来帮助技术人员准确地设计飞机和配置飞机的内部空间，研制过程为串行，产品定义信息传递不连续。而在数字化环境下，其模线和物理样机均由产品的数字化定义或数字样机所替代，研制过程为并行表现形式，便于实现多学科的协同设计。具有以业务过程为中心，具有跨地域／多企业的、动态的研制特征。从协同研制全局目标看，产品数字化协同研制中有横向（多学科协同研制MDO）和纵向（产品全生命周期的协同），即使制造商分布在世界各地，也可以通过网络进行协同设计，交换产品相关设计信息。使得设计制造的数据、设备、实施、人员、成果和时间变得更为透明、柔性，实现真正意义上的共享。
1.2数字化技术与其他先进技术相融合
数字化技术与其他先进理念（精益生产、并行工程）以及先进技术（数控加工及成形技术、数字化测量技术、飞机装配技术和质量保证技术等）相结合，使它们能集成在一起、融合在一起，发挥先进技术的整体效益。美国联合攻击战斗机（JSF）项目以洛克希德、马丁公司为首的由30个国家的50家公司组成的团队，采用数字化的设计制造管理方式，以跨越航空工业的全球性虚拟企业为表现形式。其集成平台采用产品全生命周期管理软件，包括网络平台采用VPN，LAN，WAN，Internet和各种应用系统组成的应用平台；业务平台由各种应用软件构成，如：文档管理，虚拟现实，材料管理，零件管理，CAD设计软件及相关接口，数字化工厂的设计仿真软件包，企业资源计划和工厂管理软件；商务平台包括为用户提供访问其他系统数据的各类接口。
2.数字化协同平台为工艺制造提供了方便
工艺设计处于产品设计和加工制造的中间环节，它是生产技术准备工作的第一步。其中的任何一个因素发生变化，都可能导致工艺设计方案的更改，另外制造业特有的传统的串行工作方式，使得工艺设计成为产品制造的瓶颈，并且占用了很长的产品研制周期。目前工艺设计的不足之处：
2.1产品设计的工艺性审查周期较长
要在产品设计打佯出图后，工艺部门才能对产品设计进行工艺性审查，针对可加工性和经济性对设计提出更改意见，一般周期都较长。然后，设计针对工艺提出的意见对设计图纸进行修改，若改动较大则大大延长设计周期，这是一个反复迭代过程。
2.2不能及时发现工艺方案、工艺路线以及工艺规程的设计中的错误
工艺设计中隐藏的错误难以在设计过程中被人为的发现，装配工艺的优化基本上是凭工艺员的经验，工艺设计中存在的问题往往要在产品实际装配过程中才被发现，但此时工艺设计错误已带来了产品、周期、人力和费用的损失。
有了数字化协同平台工艺工作可以有效的贯穿于整个飞机生产流程当中，为工艺设计提供了充足的准备时间。工艺制造部门随时登陆数字化协同平台网络，了解设计进展和更改情况，及时的贯彻到工艺准备之中，同时进行并行产品数字化定义，建立全机数字样机，实现了数字化模块化设计与柔性制造，大大缩短了研制周期，减少了工装，降低了成本，取得了明显的技术、经济效益。与此同时，数字化装配工艺设计与仿真技术也随着数字化协同平台的发展取得了实质性的进步，一些著名的飞机制造公司开始应用专用软件系统如DELMIA等进行装配工艺设计与仿真，利用车间执行系统实现了生产现场可视化装配。
我国的飞机数字化装配技术现处于起步阶段，设计部门建立全机数字样机的工作已经取得实质性的成果，因此如何在数字样机基础上，结合我国的国情通过协同工作平台建立三维数字化产品设计和装配过程仿真环境，实现产品设计、装配工艺设计、装配工装设计的并行工作方式，是我们需要急切解决的课题。数字化协同平台是一个很好的多人协同工作平台，为飞机设计师提供了广阔的舞台，能将设计员的思想更快地转变成一个个精美的飞机零件，为飞机早日翱翔蓝天提供了可行性，使我们的梦想能更快地成为现实，同时也吸引着我们编织更加美丽的梦。
3.结束语
数字化飞机设计制造技术加快了现代飞机研制的整体进程。数字化技术迅速发展和广泛应用，使传统飞机产品的研制过程发生了根本性的变革，将对工厂的技术改造、技术和生产管理、人才的培养产生深远的影响。民机公司虽然在数字化制造技术方面拥有一些经验和基础，但是与国际上先进的航空制造公司相比，还有很大的差距。民机公司必须在生产实践中不断总结，吸取国内外的先进经验，不断完善自己的数字化制造技术，提升民用飞机的研制水平。■
【参考文献】
［1］侧卫,晓立.模具数字化设计制造技术[J].航空制造技术,2009,(20).
［2］郭春英.数字化制造技术在ARJ21飞机吊挂研制上的应用[J].航空制造技术,2009,(18).
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［4］贾晨辉,任小中,李云峰.数字化制造系统规划与建模仿真研究[J].组合机床与自动化加工技术,2009,(06).
1.1数字化设计与模拟仿真在应用中的问题
数字化设计与模拟仿真在飞机开发研究中需要从产品开发设计时就着手使用，同时要贯穿整个工作流程，如工艺规划、设计及工装设计等过程。但是目前发现许多运用时间的错误问题，在飞机的研制过程中出现了产品之间、工装产品间的协调作业，忽略了在设计初期采用数字化设计与仿真的重要性，从而诱导了该状况的发生。同时，在数字化设计与仿真的应用中也存在参与人员的问题。对于数字化设计与模拟仿真的工作人员存在局限性，不应该只将工艺设计人员作为限定目标，要扩大人员应用范围，实现设计人员与现场作业工人的全面参与，提高数字化技术的实用效果。目前，在民用飞机的研制技术中，国外一般采用产品设计、工装设计、工艺设计人员集中协调合作方式的工作流程，在改善工作方式的同时还节约了飞机研制时间。在国内飞机行业的发展中，要改善合作方式中的问题，从国外发展中汲取经验优点，为自身行业的快速完善发展奠定坚实的基础。另外，数字化设计与仿真技术本身也存在一定的缺陷。目前，民用飞机使用的是索尼公司生产的DELMIA软件，它本身就存在技术上的缺陷，如，它无法真正实现重力仿真，在仿真中三维软件都是悬空存在的；在模拟仿真时，不能客观的反映钣金器件的柔韧性。所以，在采用DELMIA软件仿真后，仍要对存在的缺陷进行分析判断，减少设计中的误差错误。在数字化设计与仿真技术的应用中缺乏统一的标准要求，只是根据工作人员的工作经验及产品的详细程度来判定仿真细节，结果参差不齐，影响了模拟验证的权威性。所以，要制定标准的规范体制，按照标准，从建模开始，统一执行。
1.2数字化设计与仿真使用系统中的问题
数字化设计与仿真的使用系统面向的用户面比较广泛且个体之间差异较大，容易造成使用效果间的差异化。所以，在扩大数字化技术应用系统使用范围的同时，要合理设计系统界面，安排适当的工作培训，提高数字化设计制造系统的全面性、实用性。2.3缺少对现场生产数据的及时采集和反馈现场数据的采集与反馈可以为工作的开展提供便利的条件，可以实现生产进程的实时监控，制定合理的生产计划，合理安排生产进度。但是，目前民用飞机的应用系统中缺乏该种功能，不能很好的实现作业完工进程的数据采集。数字化的管理系统软件还没得到普及应用，一般民航企业都存在纸质的数据报表，缺乏对产品测量数据进行统一的采集分析。目前很多测量设备均可直接生产表格，将其输入应用系统，可以实现数据的永久保存、为今后有效的控制质量及安排生产具有一定的指导意义。
2数字化设计与制造的特点分析
传统的设计研制方法主要包括概念设计、初步设计、生产设计三个阶段，并且各个阶段都需要设计绘制模型，工作人员按照制作的样机对飞机及内部配置进行准确详细的设计，主要表现为串行模式。然而在数字化的设计与制造环境下，模线的绘制以及实物样机均可由数字化的形式及样机取代，表现为并行模式的研制过程，促进了各学科之间的交错融合，将业务过程作为工作核心，实现了跨地域、多企业化的动态研制。利用连通的互联网信息使分散的制造商之间加强了技术的沟通交流，互相协调合作，交换相关产品的设计，实现民用飞机设计制造中数据、人员设备及时间等资源的共享。随着数字化科学技术的快速发展，各行业中实现了数字化与先进技术的融合交错。在民用飞机的发展制造过程中同样存在这种融合技术，它充分发挥了当前先进科学技术的优势，改善了企业的整体经济效益。
3数字化设计技术在民用飞机设计制造中的发展构想
3.1加深对数字化设计仿真技术的开发应用
在民用飞机的开发研究过程中引入数字化设计仿真技术。从产品的设计研制工作开始，利用并行的工作运行模式，使各部门设计人员相互合作，利用数字化的工作设计研究平台，提升产品的开发研制质量。同时要建立相互集成的软件系统平台。单一的DELMIA软件只能将可视化的设计信息表现为信息孤岛。如果在产品研制过程中，利用相互集成的系统不仅可以改观这一情况，还能够将DELMIA软件与PDM软件相互集成，通过直接的保存与调用，可实现数字资料的及时性和有效性；将DELMIA与CAPP相互集成，可以实现较强的文本处理功能，提高了系统的实用性。
3.2建立数字化的组织管理体系
采用数字化的系统组织管理平台，利用新型的管理方式，设置专业的管理团队，全面有效的利用各部门间的资源投资；采用产业链条的结构形式利用数字化的信息平台技术实现各企业间的连通协作，实现全球范围内供应商的管理工作；在产品的设计研制过程中，要适时地对项目工作进行监督审查，改变传统的管理模式，实现制造商与使用商在项目实施初期的良好沟通，组成专业的项目管理小组，及时解决项目实施中的问题，为飞机的技术研制提供良好的技术支持，缩短工程周期，提高工作效率，利用低价的成本实现高额的经济效益。
3.3提高系统的实用价值
民航企业面向的客户比较广泛且不同客户对工艺文件的格式与审签流程也不尽相同，根据这一情况，民航企业在产品设计开发时要采用灵活的应用系统软件，实现文件格式及审签工作的自定义化，从而满足广大客户的需求；在管理系统中实现物料资源的条码管理，降低资源的劳动力度，尽量避免人工操作带来的错误；同时要设置人性化的管理界面，实现人人可以上手操作，使系统的功能特点得到充分发挥。
3.4根据工作性质，设置不同的数字化网页
全球范围的飞机设计与制造人员表现为一种分布式的协作关系，数字化的信息平台根据关系等级的不同，分别授予不同的操作权限，分属于不同的操作设计界面，实现相关的设计制造，对虚拟机进行数字化操控，实现飞机设计研发的改进。截止目前为止，我国在飞机设计与制造业的发展中均实现了自身的特色发展，例如，沈飞的钛合金结构及成飞的铝合金等。对机制造发展的目标是在科学技术的发展基础上，建立一个虚拟化的数字化设计制造平台，使飞机制造商之间通过网络信息平台实现完美的相互协作、技术沟通交流等工作。同时，制造厂商也可以不受地理区域的限制，利用自身的权限主动访问虚拟飞机。同样作为合作伙伴的供应商也享有一定的权限，利用数字化信息平台，实现各企业的信息资源共享。利用数字化开放式的信息技术平台，可以有效及时的满足合作伙伴的资源需求，提升了工作进程及工作效率。
3.5民用飞机适航要求下的数字化设计技术研制平台
民用飞机的研制开发要满足适航管理的要求，在保障安全的同时也要维护大众的整体利益。在信息技术及资源共享的技术环境下，改变传统的研制模式，建立数字化的设计研制平台，为民航企业在制造业的发展中获得了良好的竞争力。同时，在利用数字化设计平台的发展中也要实现现有资源的充分利用，综合联系未来发展因素，实现清晰明了的数字化设计平台的层次结构。在基于WEB的发展环境要求下，结合WEB的特点，实现企业间的合作联系，建立一个系统的数字化研制平台，建立全面的数据资源结构，将数据按要求分类、分别管理、进行实时监控与审查全面提高信息资源的管理力度。综合考虑项目中的各个工作环节，确保数字化研制平台的全面参与。
3.6以优质的服务质量赢得发展市场
在世界经济发展环境的影响下，各企业的发展都存在一定程度上的不确定性。为了稳定企业在发展中的坚固地位，力求建立全能的公司企业。在民航企业的发展中，辅助服务市场在民用飞机市场的发展中占有很大比重，拥有广阔的发展前景。所以，在民航企业发展中，要建立健全的服务体系和完善的服务流程结构，以此提高民航企业在发展中的竞争力。优质的服务质量是赢得市场发展的前提，所以，售前要做到优质的服务质量，售后要做到细致入微。做到专业迅速，及时处理解决服务问题，工作人员要尽自身最大限度降低产品给客户带来的损失。
4数字化设计技术在民航企业制造业中发展的预期效果
目前，三维数字化设计技术已经开始应用在民用飞机设计制造业中。数字化的设计技术减轻了设计工程师的工作负担、提高了工作效率，利用仿真得到的真实模型，方便了工程师对后期工作的处理设计，提高了工作质量；利用数字化的样机结构，实现了零件结构及系统之间的协调设计，同时改变传统的设计制造模式，缩短了研制周期，降低了费用成本。数字化设计技术为民用飞机设计制造资源计划系统的实施提供了便利条件，为资源计划的实施提供了实时准确的动态数据。在激烈的社会经济竞争环境下，由于网络资源的扩展，供应链也逐渐形成了一种新的网链模式，利用数字化的设计技术提高了供应商之间的运作效率。从数字化的真实模型可以了解客户的需求，加强了客户与制造商的互动联系，根据用户需求，制造设计出符合客户要求的产品，提高客户的满意程度。
5结语
本文作者：肖利李雪工作单位：中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司
航空饭金工装数字化设计制造技术
与其他加工制造方法相比,饭金件的数字化设计制造有自身的特点。饭金件并非一次成形,它的制造过程包括多个工序,因此饭金件的数字化定义不仅包括零件本身的定义,更包括工序件的定义和优化。为了保证制造精度,必须根据零件形状、成形工艺、材料特性等进行成形过程中工艺数模的定义,作为工序间的制造依据和检测依据。其次,饭金件成形是塑性变形过程,无法完全定量控制。再次,饭金成形过程中需控制的主要是成形力、温度等工艺过程参数,而非坐标等几何参数,控制难度更大。由于材料性能的不稳定性和随机性,使工艺参数设计和成形过程精确控制十分困难。因此必须从成形工艺开始直至工装模具试压交付整个过程进行研究,形成饭金件数字化设计制造的解决方案,建立饭金的数字化设计制造体系。饭金数字化设计制造包括工艺数字化设计、数字化工艺数模(即制造模型)、工装数字化设计、工装模具数字化制造等内容,这些内容以产品数模库、产品工艺数据库、工艺数模库、模具设计知识库、标准件库、成形分析/仿真库等共享数据为支撑,通过数据接口与相关部门进行数据交换,由数据管理系统进行管理,进行系统集成,实现并行设计制造,从而提高饭金模具设计质量,缩短制造周期。饭金的数字化设计制造技术工艺设计和制造模型的定义是核心,应该进行以下方面的工作:建立企业共享数据库。饭金件设计是典型的知识需求密集的过程。企业在以往的制造过程中积累了大量关于饭金材料性能数据、典型流程、工艺参数等经验及试验数据,这些数据转化为共享知识,建立模具工艺知识数据库,有助于提高饭金工艺设计的效率和成形质量。此外还有模具设计知识数据库、模具数字化分析数据库等。研究饭金件制造模型定义方法,建立毛坯和工艺模型的专用计算工具,为工装设计、工艺参数设计、数控编程等提供数据源,以满足零件精密成形的需要。图1中,成形模具的外形制造依据为制造模型中的成形工艺模型而不是零件原始数模。成形工艺模型考虑了零件的回弹等因素,对型面和尺寸进行了合理的预修正。以制造模型为框肋零件橡皮囊液压成形工艺过程的数据源,改变了反复试错的制造方式,简化了模具设计的工作,减少了人为不确定因素的影响,提高了模具设计的效率,同时可保证零件成形后的精度,提高零件制造的质量,实现零件的精密、快速和低成本的制造。图1框类零件橡皮囊液爪成形过程飞机蒙皮柔性工装是数字化制造的一个典型案例。图2所示是一种柔性多点吸盘式夹持工装系统,采用数字量传递的蒙皮制造技术,与工艺数字化和数控设备结合很容易实现蒙皮零件的数字化生产,使工装制造周期大幅减少,生产效率显著提高。模具外形调整在10分钟之内可以完成,对于多品种小批量蒙皮零件的生产具有独特优势。国内北京航空制造工程研究所已经开展了这方面的工作5:。
国内航空公司的饭金工装数字化设计制造
国内航空公司在民机转包项目中通过与波音公司的合作,也逐渐开始了数字化技术的应用。配置了以CATIA软件系统为主导的三维CAD/CAM系统,实现了产品和工装的数字化设计,模具的数字化制造也已经开展多年。饭金工装的设计流程如图3所示,工装设计部门接到设计任务后,提取零件数字模型作为设计依据,图纸归档后,提交工装数字模型作为模具制造依据,模具制造部门以工装模具数字模型为依据进行数控加工。整个过程中数据模型作为设计、制造的唯一依据。题。比如工艺数模数据库。在饭金设计模型到零件最终形状的成形过程中,由于材料性能以及回弹等因素,成形饭金的模具形状与设计的零件最终形状存在一定偏差。饭金件设计模型准确描述了最终形状和尺寸,但未考虑饭金件工艺过程的中间状态,缺乏设计到制造的过渡。现在的饭金设计还无法依据产品数据模型和工艺设计提供制造用数字模型(即工艺数模),饭金设计使用的依然是设计模型,导致饭金件成形回弹后需要辅助工序进行修正,影响了饭金件质量的进一步提高,也影响到饭金件的制造效率。需要对各种材料进行进一步研究,通过仿真分析,在产品数模基础上建立工艺数模,为模具设计和数字化检测服务。再比如模具设计知识库。饭金件及其成形工艺的种类繁多、成形过程的多因素性决定了饭金件在设计制造过程中依赖于在长期实践中积累的经验知识,这些经验知识以及各种成形工艺参数知识、各类模具的设计知识等都是模具设计的重要资源,知识库的建立有助于模具设计质量和效率的提高。在质量控制方面。目前飞机质量控制方法落后于制造技术发展,人员队伍素质和能力与当前数字化制造技术深人应用不匹配。检测手段不够先进,除数控加工的结构件采用数控测量机检测外,其他零件和装配件基本上仍依赖于工装进行手工检测,精度和准确度难以满足客户要求。模具的数控制造中,高速加工、复合加工、快速原型制造和制模技术等还需要开展研究。
图3国内航空公司饭金模具设计制造流程但是在饭金设计制造过程中还存在一些问B一777实现了全球第一个全机数字样机,在55个月内完成了研制到交付使用;JSF联合攻击战斗机是第一个基于全球虚拟企业制造的飞机项目,代表了数字化制造的最高水平。这都证明了数字化设计制造技术的生命力。伴随民机转包生产和产品型号研制,国内数字化制造技术有了较大的发展,已经全面开展三维数字化设计和虚拟装配,形成了全机级和部件级的数字样机,在产品数据管理、工艺设计和工装设计制造已经基本实现了数字化技术。具体就模具设计制造而言,只是在设计和制造上实现了一些突破,初步建立了饭金工装的数字化设计流程;对于饭金工装的数字化系统而言,在工艺数模设计、知识数据库的建立、模具数字化分析与仿真、模具数字化制造仿真还有很多工作要做。
西方发达国家在飞机研制过程中率先全面应用了数字化技术，取得了缩短飞机研制周期，提高研制质量，降低研制成本的显著成效。波音777是全球第一个采用全数字化定义的飞机，波音737-700飞机实现了研制过程的数字化管理和控制，2002年首飞成功的美国第四代战斗机F-35，在数字化管理和控制的基础上，采用了优势企业（中心）联合的研制模式。西方发达国家在飞机数字化研制道路上走过了“产品数字化定义”、“过程管理数字化”、“优势企业中心联合”三个主要发展历程，形成了比较完善的全新的飞机数字化研制体系，从根本上改变了飞机制造业传统的设计和制造模式，并取得了显著的应用效果。（见图1和表1），数字化技术及其应用已日益成熟，代表了飞机制造业的发展方向。
在上级机关的领导和支持下，中国航空工业通过实施飞机制造业数字化工程，以打通数字化生产线为主线，以并行产品数字化定义为核心，打通了飞机/直升机数字化设计制造主流程，从根本上变革了飞机设计、试验、制造和管理的模式、流程、方式、方法和手段，形成了数字化生产方式，初步建立了飞机数字化研制基本体系，大幅度地缩短了飞机型号研制周期，降低了生产成本，提高了产品质量。
飞机数字化研制基本体系
体系是由若干个相互关联、密不可分的要素组成的一个整体。飞机数字化研制基本体系由数字化设计等九大要素组成，各要素在飞机研制过程中的位置、作用及关联关系见图2。
数字化设计、试验仿真、制造、管理构成了飞机数字化研制体系的主线，而基础数据库、飞机设计/制造标准规范和政策法规构成了飞机数字化研制体系的基础；中间的数字化支撑环境和软件系统将各类要素联系在一起，集成各类应用系统和网络，为飞机数字化研制提供支持协同设计制造的协同工作平台，实现飞机数字化研制的信息沟通、单源数据管理和并行过程控制。
通过构建飞机数字化研制基本体系，中航工业主机厂、所形成了“一个平台，七个中心”的数字化建设成果，全面支撑了数字化设计、制造主流程和仿真试验辅流程等全新的飞机数字化并行协同研制模式。见图3所示。
一个平台
较大规模的厂、所数字化协同平台。厂、所数字化协同平台是以产品设计、工艺设计、产品数据管理、物流管理系统为核心，是航空企业从事产品设计、工艺设计、工装设计与制造、生产管理等各类数字化研制业务的协同工作环境和信息集成、平台。是数字化设计管理的基础设施，它通过建立强壮的网络连接和提供完善的网络服务，整合企业内外的各种信息资源，保证设计、制造、管理信息流的通畅流动，实现产品设计制造的数据集成、功能集成和过程集成，形成支持跨厂所的产品设计制造协同工作环境，是飞机数字化研制体系的重要组成部分。
平台主要由三维设计软件、产品数据管理软件，工作站、服务器，连接厂所千兆网络等组成。可供全体飞机数字化设计制造人员同时按并行协同的方式，完成全机产品数字化定义和制造生产数据的有效组织和传递。见图4所示。
七个中心：
功能/性能仿真中心，是基于功能/性能数字样机，通过数字化仿真试验手段，在产品设计阶段早期就替代、减少和简化部分物理试验（实物、半实物试验），通过仿真迭代使产品的功能和性能逼近设计指标，逐步走向成熟。
数字样机装配、仿真中心，用以部分取代实物样机设计协调。确保装配设计数字样机评审结果的真实有效。通过虚拟拆装、人机工效等先进的三维仿真手段对装配过程进行预演，检验产品的可装配性、可维护性和工艺性。使得在型号研制中采用全新的三维数字化手段和逼真的立体图像进行设计装配和协调，替代了过去飞机研制采用的木质或金属实物样机。为详细设计、发出飞机生产图样打下基础，见图5所示。
工艺仿真中心，主要通过虚拟制造环境，集中开展主要专业制造过程（如装配、机加、钣金、复材、焊接等）的模拟仿真，对产品制造过程中的技术关键进行分析和预测，提前发现可能存在的工艺问题并优化工艺设计，使工艺方案更科学、合理。如图6所示。
产品数据管理中心和制造数据管理中心（型号数据中心），由产品数据管理系统和支撑的服务器硬件组成，并通过二次开发和系统集成，将设计数据、分析数据、工艺数据、工装数据以及各类基础数据库等按不同需求物理异地存放，逻辑统一管理，支撑并行协同研制过程，解决型号研制过程对产品数据共享和流程控制的需求，实现单一产品数据源。
物料配送中心，按照数字化的生产组织管理方式要求，对生产物料进行集中管理和配送供应，按照生产作业计划组织进行工装工具、毛料、零件和标准件的即时配送管理，实现主要生产过程的流程并行。不仅保证按计划进行生产，同时能够实现对物料的统一仓储规划、实现系统化作业管理和规范化库存管理生产管控中心，负责生产计划指定和设备有限能力的平衡，实现按照架次交付计划进行生产计划的优化排序，实现生产计划编制、下达、跟踪和反馈全过程的动态管理和控制。从而促使飞机制造企业由传统的按完成项目百分比考核进度、手工对账方式统计缺件等粗放的管理方式，向准确、具体、信息反馈及时的生产计划与管理模式转变。
在飞机数字化研制基本体系建设过程中，突破了九项重大关键技术：
1） 飞机数字化研制模式及并行协同流程关联技术；
2） 成熟度控制下的并行产品数字化定义技术；
3） 用于并行产品数字化定义的组织模式和管理技术；
4） 数字样机与虚拟现实融合技术；
5） 面向制造的全机产品数字化定义技术；
6） 跨厂所并行协同工作平台和产品数据单源管理技术；
7） 飞机总体方案多专业关联设计技术；
8） 统一模型关联和参数化模块化快速设计集成技术；
9） 基于模型定义的全三维设计制造技术（MBD技术）
结合型号研制应用，初步实现了方式、方法和手段的七大变革，显著缩短了新机研制周期、提高了生产效率和质量、降低了成本。
1）并行产品数字化定义取代了传统设计/制造串行；
2） 数字样机取代了实物样机设计协调；
3） 开展了部分飞机系统的数字试验仿真，简化或减少部分物理试验，加速产品设计迭代过程；
4） 数字量协调传递为主的制造技术体系取代标准样件-模线样板工作法，取消大量模拟量工装；
5） 打通了机加、钣金、焊接、直升机装配等部分数字化生产线，实现数字化制造取代模拟量制造；
6） 部分工艺数字模拟和仿真试验取代工艺试切和试验；
1雷达罩复合材料产品数字化设计技术
在定义上和其他材料的定义方法有显著差异，其数据不但要包含几何数据，还要包含相关材料的制造信息等非几何数据。雷达罩复合材料产品数字化定义雷达罩复合材料产品的三维模型定义三维模型的定义具有特殊性和复杂性，即很多放置在模型外表的铺层固化构成了产品最后的形状。在三维模型的实体构建中，主要任务是完成材料制作信息的铺层设计。雷达罩复合材料产品的二维模型定义在数据集中，二维图纸模型是不可缺少的，主要由三维模型构成。在二维模型视图中，需要对雷达罩的结构和几何数据等信息作出完整的定义。FiberSIM能够将所有系统集中于CAD系统中，使该软件成为高性能产品设计和制造的良好工具。该软件可以提供专业的工程设计环境，高效处理在制造过程中出现的突发性和复杂性问题，运用CAD系统对复合材料产品的定义，促进内部环节的数据流畅，并且能够在整个项目内部分享此定义。运用FiberSIM软件的层次仿真技术，能够猜测材料与模具面之间的复杂贴合，支持整个雷达罩复合材料产品的工程过程，使设计人员能够在产品的几何、结构、需求及工艺约束之间进行有效衡量。运用FiberSIM软件能够对铺层的结构及纤维方向做出准确的判断，设计人员应该在初步阶段及时发现制造上的问题，并及时找出解决问题的合理方法，完成DFM。
2雷达罩复合材料产品数字化制造技术
预浸料数控下料在产品的生产制造过程中，下料是既重要又复杂的工序，应该采取自动剪裁机进行预浸料的平面切割，完成预浸料的自动下料。其作用替代了手工下料，使得每一层的放置形状和纤维方向愈加精确，而且能够将层次逐一编号，减少了在放置层次过程中的错误，其效率比手工下料高出3倍以上，节省了20%左右的原资料，此外，排样是提高材料利用率的主要因素。激光投影系统的应用FiberSIM软件能够根据构件的CAD三维设计数据，将激光反应出来的数据输入到激光投影体系中，经过特别反光镜，将构件层次形状概括线上的点按顺序投影到模具外表，但由于点的投影速度比较快，所以在操作者眼中，模具或零件外表会生成相应的鸿沟概括线，操作者可根据该概括线进行有关的定位操作（如定位铺叠等），然后完成各层次的准确定位，消除了传统的叠放模式。
3雷达罩复合材料产品数字化技术体系集成技术
数字化技术体系数据传递与传统生产方式相比，数字化技术体系主要是利用数字量方式对产品进行全面性的描述和数据传递，来实现产品设计、材料和工艺的一体化。典型应用系统集成数字化技术体系中各环节的数据流动关系，需要集成的系统主要包括设计系统内部、设计系统与分析系统、设计系统与工艺设计系统、设计系统与工装设计系统、设计系统与制造系统的集成（如图2所示）等。飞机雷达罩复合材料产品数字化技术体系研究内容涵盖了飞机雷达罩复合材料产品数字化设计、数字化制造和数字化技术体系集成技术等诸多部分，本文通过吸收国内外先进的经验，对飞机雷达罩复合材料产品数字化技术体系进行了深入的研究，介绍了飞机雷达罩复合材料产品的数字化定义、数字化制造以及构建飞机雷达罩复合材料产品数字化技术体系数据流等方面所需要做的工作和实施方案，制定了飞机雷达罩复合材料产品数字化技术体系的总体建设方案。
作者：陈鲁峰王洪达王盼乐张晓刚单位：中国商飞上海飞机设计研究院
1引言
随着全球经济一体化的进程加快以及信息技术的迅猛发展，现代制造业环境发生了重大的变化。与此同时，现代制造业随之出现了适应这种发展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企业中全面推行数字设计与制造技术，通过在产品全生命周期中的各个环节普及与深化计算机辅助技术，系统及集成技术的应用，促进传统机械产业在各方面的技术革新，使企业的设计、制造、管理技术水平全面提升，在全球市场竞争环境中生存发展并不断地扩大其竞争优势。
2？数字化设计的概念
“数字化”是指信息（计算机）领域的数字（二进制）技术向人类生活各个领域全面推进的过程。“数字化设计与制造技术”是指利用计算机软硬件及网络环境，实现产品开发全过程的一种技术，即在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造不仅贯穿企业生产的全过程，而且涉及企业的设备布置、物流物料、生产计划、成本分析等多个方面。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高农业机械产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本、实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。
3？机械产品领域的数字化设计
3.1机械产品数字化设计的一般过程
机械产品的数字化设计形象直观，干涉检查、强度分析、动态模拟、优化设计、外观及色彩设计等采用数字样机实现，设计错误少，设计周期短、成本低。
（1）总体方案设计是根据希望达到的目的或应实现的功能，考虑已知约束，进行机械产品的全局设计，构思形成比较完善的设计方案。
（2）建立参数化运动模型是指进行机械各部分的具体设计，首先确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等，并在计算机上进行参数化建模。
（3）虚拟装配是通过装配模块完成各零件的组装，形成整机。装配是运动仿真的前提保障，装配关系的正确与否直接影响着运动仿真的结果，装配前首先要确定运动的各构件以及各构件之间的运动副。确定好各构件及各构件之间的运动副之后，即可通过选择构件和运动副组成机构，最后由各机构组成整机，并为仿真做准备。
3.2机械产品数字化设计的主要技术
机械产品的数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术。其核心技术主要有：
（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分别是计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造的英文缩写，它们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的核心，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。PDM技术集成是管理与产品有关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系统过程的实现？。
（2）异地、协同设计。在因特网和企业内部网的环境中，进行产品定义与建模、产品分析与设计、产品数据管理及产品数据交换等，异地、协同设计系统在网络设计环境下为多人、异地实施产品协同开发提供支持工具。
（3）基于知识的设计。将产品设计过程中需要用到的各类知识、资源和工具融到基于知识的设计系统之中，支持产品的设计过程，是实现产品创新开发的重要工具。
（4）虚拟设计、虚拟制造。综合利用建模、分析、仿真以及虚拟现实等技术和工具，在网络支持下，采用群组协同工作，实现产品设计、制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制等。
（5）绿色设计。是面向环保的设计，包括支持资源和能源的优化利用、污染的防止和处理、资源的回收再利用和废弃物处理等诸多环节的设计。
4机械产品数字化设计的应用现状及发展趋势
机械产品门类广，种类多，市场需求潜力巨大。目前，我国机械领域的数字化程度在具体行业中存在较大差距。如农机企业普遍采用传统设计方法，在应用现代设计方法上远远落后于航天、汽车等其他行业，农机企业之间重复型设计多，企业信息资源利用率低。
同时，在同一行业的不同企业中，产品的数字化也有一定程度差别。虽然有些企业具备一般制造业运用CAD技术的能力，且已达到一定的水平，但由于技术储备、装备水平以及新产品的研发能力等方面相对落后，三维CAD软件在机械制造企业中的应用还不够普遍。尽管有些领先的企业已经探讨“数字样机”、“并行工程”、“虚拟仿真”等前沿课题，但总体来说离大规模推广应用还有很大距离。再次，机械产品的整体技术水平、质量、生产规模、企业素质与发达国家相比差距也很大，特别是新产品品种不多，发展滞后，可靠性、使用寿命满足不了用户要求。
当前，随着我国工业化、信息化、城镇化和农业现代化的迅猛的发展，工业化和和信息化已步入深入融合阶段，信息化与农业现代化也进入蓬勃发展期，经济全球化、贸易自由化和社会信息化倒逼我国农业现代化，现代农业机械只有通过信息化的手段进一步提高设计水平、降低生产成本，才能在激烈的市场竞争中取胜。如何有效的农机产品开发周期，如何达到最优农机产品质量，如何有效降低农业机械的成本与价格，如何完善农业机械的售后服务等，这一系列的问题不断的拷问我国农业的现代化进程，信息化与数字化是解决上述的问题的有效手段。通过信息化与数字化的手段可以有效提高农业机械的设计水平，通过数字化设备能有效的调控农业机械的精密的制造与加工，通过企业信息化与数字化的管理手段能否实现严格的生产管理与用户反馈。本文主要对农业机械产品研发的研究现状及其发展趋势，以及农业机械的数字化设计方法与技术，并结合从事农机产品多年的设计与制造经验和数字化设计特点，以及 CAD/CAM/CAE、虚拟样机、虚拟测试等新技术的应用加以深入的讨论与研究。
一、数字化驱动下农业机械设计研发
农业机械是衡量一国农业现代化发展的水平的主要指标之一，因而提供数字化手段提高我国农业装备的设计水平，对于在贸易全球化背景下提升农业装备制造业企业在国际上的竞争力具有不言而喻的历史意义。随着信息技术与数字化技术的迅猛发展，数字化设计已经全方位多层次的渗透到农业机械设计、生产中的方方面面，也给农业设计带来了巨大的变化。
1）信息技术与数字化的应用极大降低设计成本。
农业机械的产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。农业机械的设计可以在线上进行互动设计，企业可以与用户进行反馈论证与修改。设计者可以在线农业机械的设计效果，用户可以在线反馈设计过程中存在的问题，相比于以前农业机械设计都在纸质上进行绘图，在线农业机械设计的极大的促进农业机械设计与实践； 以往产品创新主要集中于具体设计过程，如今从产品的概念设计到详细设计的各个阶段均强调创新设计。如基于蓝牙技术的变量施肥机速度采集系统设计、温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取设计、基于RFID 的农机安全监理现场巡检系统设计、基于资源管理和Silverlight技术的农业装备信息网络平台，以及Ajax 技术在农业装备信息网中的应用。均是信息技术与数字化技术在农业设计领域中应用的典范
2）数字化技术强调产品协同设计。
农业现代化的发展催生了许多新需求，这些新需求也亟需新的设计的方法，就目前农业机械数字化设计水平来看主要三种主流的设计方法，一是德国设计理论的系统化设计方法，二是TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）三是公理设计（AxiomaticDesign，AD），对于目前我国而言，需要对先进的设计方法进行引进、消化、吸收再创新。更需要产品设计师跨区域的进行交流互动，跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等。数字化的设计平台能够为设计者之间提供实时的交流平台。基于互联网信息技术进行学习，可实现跨实现跨部门、跨行业、跨区域的设计者之间的沟通与交流。数字化虚拟设计实现了设计与需求的协同统一，锻炼设计者虚拟想象空间，提升农业机械的设计水平，有效实现零污染的设计理念，促进绿色设计理念的形成与发展。如基于离散元法的数字化设计、精密播种机数字化设计、拖拉机队列自动控制系统、秧盘育秧精准播种的穴孔同步对中装置及其控制系统，以及基于力控组态软件的温室监控系统均是农业机械协同设计的样例。
3）虚拟现实便捷了农业机械设计与展示。
虚拟现实技术独特魅力之处在于能将农业机械的设计构思、实施及展现都表现为多媒体如三维图形、语音和视频，能然设计者和未来的潜在使用者身临其境地体验产品的设计整体过程。通过多媒体技术、互联网技术来实现可以实现海量、实时、丰富的农业接卸虚拟设计素材。面向某些特色农业机械，其结构复杂、设计困难、设计周期长大大影响了农业现代化的进程。然而如果采用虚拟现实技术，可以有效的克服以上缺点，一方面可以利用虚拟现实技术模拟产品的某些性能，另外一方面也便于设计人员对产品的修改与调整。大大缩短了农机产品的设计、生产周期。满足变化莫测的市场需求。如虚拟样机技术在畜牧机械设计、基于ADAMS 的莲藕切片虚拟样机建模与仿真、基于Pro/E三轴卧式TMR 饲料车的建模及运动仿真、SPH 在土壤高速切削仿真系统开发中的应用、莲藕切片机惯性力平衡仿真优化、大型中空轴式静压轴承流固耦合数值模拟，以及电涡流缓速器制动力矩影响因素的仿真均是虚拟现实技术在农业机械化设计中的应用。
结论
本文首先细致的分析了农业机械设计特点与需求，以及存在的问题，针对数字化与信息技术的发展趋势与特点，如CAD/CAE/CAM虚拟现实设计等技术的飞速发展深刻的改变了农业机械化设计的格局与模式，本文首先详细梳理虚拟设计技术与理论研究现状及发展趋势，结合分析了农机产品设计制造现状，进而细致深入地分析基于数字化技术农业机械产品设计的未来的发展趋势，针对信息技术如互联网、虚拟现实等技术对农业机械的数字化发展提供的历史机遇，研究面向农机产品开发过程的数字化设计平台体系与设计模式，采用数字化对农业机械产品进行设计所带来的优点即在产品开发的不同阶段运用数字化模型描述产品，并对产品进行设计、开发、评价、修改，通过这方面的讨论，以期为我国农业机械的数字化设计探索提供有益参考的新途径与新思路。
参考文献
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[2] 阎楚良，杨方飞.农业机械数字化设计技术研究与展望[J]，农业机械化与新农村建设――中国农业机械学会2006年学术年会论文集（下册），2006.
关键词：数字化技术；建筑；比利时安特卫普闸门项目
1 焊缝信息统计
比利时闸门业主需要对焊缝信息进行统计，要求项目部制作整个项目的焊缝信息清单。若人工方式完成此项工作，耗时较长，费用较高，为此项目部与研发人员共同探讨采用焊缝信息管理系统完成的可行性，经讨论，焊缝信息管理系统仅需做很小的改动即可满足比利时闸门焊缝信息清单生成的要求。最终通过焊缝信息管理系统协助比利时闸门项目部完成5万多条焊缝的清单生成和模型中焊缝信息的集成，圆满完成了业主的需求，增强了业主对业务能力的认可度。
2 数字化制造技术研究
（1）通过完全自主开发实现基于tekla软件的二次开发，能够实现焊缝的设计、制造、检验等信息在三维数字化模型中的高度集成。（2）通过焊缝坡口库的创建，能够按照制定规则自动生成焊缝编号，生成焊缝信息数据库。（3）实现焊缝按类型筛选、修改和统计的功能，便于对焊缝进行精细化管理。（4）通过焊缝地图的自动生成功能，实现焊缝检验申请单自动生成，焊缝检验结果的便捷录入。（5）采用有限元分析技术对比利时闸门和钢桥的结构进行重要的转运和吊装计算，保证结构自身及施工的安全。
而这项工作为其带来的技术经济指标如下：（1）焊缝信息管理
具有全面化、集成化、可视化和自动化；（2）通过对模型中所有焊缝的长度，面积，重量等信息的分类统计，与原合同数据进行对比可快速计算焊缝变更量；（3）改变以往统计焊缝的方式，采用电算化处理，准确、快速；（4）满足业主提出的焊缝信息统计的要求，预计为项目争取合同外变更合同额170万美元。
3 数字化制造技术在比利时闸门项目中的应用
建筑行业的BIM技术应用已经很成熟和广泛，钢结构制造中也越来越多要求进行BIM技术的应用，BIM技术的基础就是数字化模型的建立，数字化制造技术的应用可以实现工艺制造信息、焊缝设计信息、计划进度信息等制造信息在数字化模型中的集成，是BIM技术的应用的基础核心技术。数字化制造技术的研究为公司后续推行BIM技术奠定坚实的基础。
钢结构详图设计软件逐渐从二维转向三维，目前钢结构行业中比较常用的三维软件有Tekla， revit，Solidworks， Pro/E等，但是无论哪个软件，在建模阶段都很难对焊缝信息进行有效管理，特别是在焊缝编号、焊缝信息统计方面都或多或少存在缺陷。这对后续的焊材采购、车间生产、质检控制方面都带来了不少麻烦。目前国内外钢结构企业较为常见的做法为：
（1）焊材采购方面。根据类似项目按钢结构吨位对焊材进行预估。焊材实行分批采购，后续不断进行修正。这种方式对订货人员提出了较高的要求，而且采购量到最后往往都偏大。（2）焊缝追踪方面。通过手工在模型外编制焊缝地图，然后将图纸和编号传递给质检部门使用。这种方式费时费力、信息传递性差、逆向查询性差。（3）车间生产方面。根据施工图纸中标注的信息和焊接工艺评定来完成坡口准备、装配、焊接、探伤工作。最后将这些信息与焊缝编号对应，填入表格。这种方式在实际车间使用时质检员需要参照图纸、焊缝地图、焊接工艺评定等多份文件，工作量大、效率低、出错率高。（4）施工队结算方面。目前主要根据项目类型、按吨位进行结算。这种方式较为粗放，对工作量的计算不够精准。
焊缝信息管理在钢结构项目中是一个工程量较大，耗费人工时较大的工作。采用二维绘图的项目进行焊缝信息的整理和统计更是难上加难的事情，数万条焊缝需要进行编号、坡口类型、计算焊缝长度、标识连接零件、注明检测要求等工作，几乎要花费数月时间投入多人才能完成。
在Tekla三维建模软件的基础上，通过API接口采用C#编程技术，结合SQL Server数据库，开发焊缝信息管理系统。通过基于数字化技术的焊缝定义和编号技术开发，实现对Tekla模型中每一条焊缝进行编号，编号具有唯一性和可追溯性，并且能在模型中进行相应的定位。通过自定义坡口数据库模块的开发，实现焊缝的坡口型式、焊缝类型、焊接方法和检验要求等信息在三维数字模型中的创建。通过焊缝信息管理模块的开发，实现对焊缝长度、焊缝种类、耗材量和焊接工时等的统一管理。将工作量大、效率低、出错率高的统计工作，采用计算机来实现自动化，提高效率、保证准确性。通过自动绘图模块的应用，自动生成焊接检验用的焊缝地图。
该技术预期产生的效果如下：（1）焊材采购方面。通过统计模块将定义好的焊缝进行分类统计，实现焊材的消耗量精确统计，以此作为焊材采购的参考数据，提高焊材采购量的准确性，降低采购人员强度。（2）焊缝追踪方面。通过焊缝信息管理系统自动生成焊接检验所需的焊缝地图，既节省大量人工，又提高了焊缝地图的准确性，也容易进行焊缝的逆向查询。（3）车间生产方面。通过焊缝信息管理系统的精确统计，可以根据NDT探伤要求，生成探伤所需的指导性文件，文件中焊缝的所需信息一目了然，降低工作量，提高效率。（4）施工队结算方面。焊缝信息管理系统可以统计出每条焊缝的焊材消耗、焊缝长度和焊接工时等信息，为施工结算提供准确的数据参考。
主要创新点有三个：（1）实现焊缝的设计、制造、检验等信息在三维数字化模型中的高度集成。（2）在模型中直接生成焊缝地图和各类焊缝信息统计报告，改变以往焊接地图、坡口通图采用人工编制的方式。（3）实现焊材采购量、焊接工作量、探伤工作量的精确统计，改变以往根据经验估算的方式。（4）采用有限元分析技术模拟大重型性结构的转运和吊装过程，指导工艺方案和安全措施的实施。
目前焊缝信息管理技术已在港珠澳大桥CB05项目和比利时闸门项目上进行应用，在三维模型中生成所有焊缝并统一管理，自动生成焊缝地图和各类焊缝信息统计报告，计算焊材采购量、焊接工作量及探伤工作量。经过在项目上的应用，结果较为理想，达到了预期的效果。后续会将焊缝信息管理技术与BIM技术向结合构建数字化信息管理平台，逐步用在所有类型钢结构项目中。
参考文献
[1]董晶.数字化技术在建筑设计中的应用研究[J].煤炭技术，2011，08：147-148.
以飞机装配工艺为例，过去采用样板、模线、样件等模拟量传递方式，效率，准确度，产品质量都比较低。而现在基于计算机的先进装配协调方法采用了数字量传递的方式，效率，准确度都有很大提高。然而无论是哪种装配，协调工艺都决定于其设计。因此要提高装配，协调工艺必须从设计入手。数字化设计技术以CAD/CAM技术、计算机技术、网络数据库技术和信息集成技术发展等为基础，主要内容有产品数字化定义、虚拟装配和并行技术等。产品数字化定义是应用计算机来描述和定义产品的研制，它的目的是对在产品全生命周期的数字化过程中所包含的信息进行定义和描述，以及这些信息之间的相互关联。产品数字化装配是指对已进行数字化定义的产品零部件通过计算机实体进行虚拟装配，确定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在设计过程中的可能不合理因素减到最少，从而减少在制造过程中的更改与返工。由于采用了数字化设计技术，使波音777研制周期缩短了一半，降低了25%的成本，减少了75%的出错与返工率，产品质量得到了大幅度提高。并在波音777飞机开发与制造过程中的成功应用，使数字化设计技术的重要性得到充分认识。
2集成技术
由于航空产品有研制周期长，结构复杂，制造精度要求高，产品使用期长，售后情况复杂，研发生产合作国际化等特点，因此集成技术显得尤为重要。作为集成制造技术的重要组成部分，计算机集成制造技术通过计算机技术将CAD、数控编程、数控加工等原本各自独立的环节整合为一个有机整体，以达到提高产品质量，缩短制造过程，减少生产成本的目的。现代集成技术包含有信息集成、过程集成和企业间集成。通过现代集成技术可实现数字化、网络化、全球化制造。完成波音777研发生产后波音公司，开始实施DCAC/MRM（飞机结构设计与控制/制造资源管理），以达到从用户订单、设计制造、最终到交付使用的统一信息和过程管理的目的。现代集成技术可以解决以前单一数据源方面存在的问题，统一管理产品数据、生产管理过程数据。确定信息的完整性、唯一性、协调性、有效性、无冗余和安全性。将资源管理、设计、制造、销售、服务等5个过程的信息整合为一体。
3数控加工技术
先进的数控加工技术是当代航空制造业中一个重要的组成部分，也是柔性制造技术的基础。随着我国近年来大量新机研制项目的开发，大量的业务都需要国际间合作，各航空企业所保有的数控机床总量已大幅度增加，通过数控机床加工的零件数量明显增多。在航空制造所涉及的零部件主要特点是结构复杂、零件数量多，表面形状复杂。因此加工技术难度很大，在此需求背景下，对航空行业的数控加工技术水平有很高要求。为实现这一要求，以特征技术为基础的针对飞机零部件和发动机机构件的CAD/CAPP/CAM集成系统技术，分布式的DNC技术，CAP智能化技术，网络数据库以及相应的数据管理技术，车间生产组织、管理调度技术有了很大的提高。
4虚拟制造技术
虚拟制造的实质是通过相关软件在计算机中的制造，可在计算机中演示完整的制造过程。通过虚拟制造可以验证制造过程的安全性，并且可以进一步优化生产方案。从而保证设备与操作人员的安全，降低产品的生产成本，缩短生产工期，提高生产效率。
5计算机技术在常规成形领域中的应用
作为最早于计算机技术相结合的行业，计算机技术明显地推动着航空制造工业各方面的改变。计算机技术在航空部件制造的三大传统工艺（钣金、机械加工、铆装）中的广泛应用，航空制造技术水平有很大进步。飞机钣金件往往具有结构体积大，质量轻的特点，而且大部分飞机结构中的钣金部分是保证飞机气动外形的重要组成，其加工水平直接决定了飞机的气动性能。然而以蒙皮加工为例，传统的蒙皮拉形机往往以人工操作为主，加工质量取决于操作员的熟练度与技术水平，导致产品质量不稳定。不过随着大量采用数控技术的蒙皮拉形机的投入使用，产品质量得到稳定保障。在传统的机械加工方面，大量地对先进数控设备进行采用，使飞机零部件中的复杂表面加工，如发动机叶片的生产效率大大提高。在传统的飞机连接技术中主要采用铆接等方法，同时也导致了疲劳寿命低，密封性差等。而随着对真空电子束焊，激光焊等先进连接技术的研究，可以有效地改善机体结构的各项力学性能。
6结束语
机械设计无论从研发、应用还是推广角度来看，都是机械工程领域一个首要的重点环节。机械设计具有较悠久的历史和完整的系统，在当代的机械设计技术领域，德国作为拥有一大批高水平的技术研发人员和先进的设计理念、严谨的技术加工要求，成为欧洲汽车设计领先世界的一个标准。以梅赛德斯奔驰、宝马等为代表的汽车品牌自改革开放初期进驻中国之后，在中国汽车行业己经掀起一股德国制造效应。由高科技带动下的汽车生产和制造也成为我国汽车行业发展的总规律和一个长期的趋势。然而，随着生产力水平的提高和人类在知识和文化方面的进步，对生活中操作机器的便捷、高效有了更高的需求。过去传统的机械设计技术己经无法满足当前设计动态化和创新化的要求。在以电子信息技术为主导的高科技信息技术领域，数字化的潮流己经对机械设计产生了显著的影响。
1 机械设计的数字化技术发展对汽车设计行业的影响
随着科技的进步和知识信息传播速度和领域的提升和扩展，各国在汽车机械设计技术方面的交流己经取得良好的效果。互联网时代，以计算机技术为依托，以网络为基础，在现代管理理论支撑下，根据全新的机械设计理论和方法，真正达到和实现计算结果最优化，己经成为汽车制造和研发中的新的规则。其中，数字化成为当前机械设计的核心特点。
随着科技的进步，尤其是数字化技术的高速发展，在机械设计进行之前，利用电子计算机的专业软件的绘制功能，计算机系统能够在实体的设计模型制作之前，利用电脑的3D技术，以汽车从设计、研发到生产制造的全部生产环节，进行与每一个环节相对应的数字设计工作，即我们在工程技术领域所说的建模。首先，利用计算机技术的汽车整体设计，或某一个机器部件、机组部分进行数字化的信息模拟，随后，根据数字化模拟的成果，对汽车的整个研发产品在从生产到使用的全部周期，进行所谓的汽车生命全程模拟和跟踪。这种利用计算机技术和数字化信息技术进行模拟和演练的过程，会省去研发和设计中的实际制造费用，也为现实的汽车机械设计和制造的过程提供参考和意见，具有经济效益和技术支持的作用。
2 机械设计的数字化技术应用的好处
可以说，积极有效地利用数字化设计技术，对汽车技术研发、生产与销售的各个环节，数字化技术都会产生积极的影响。首先，可以使汽车技术研发的全过程系统化。以往，在机械设计领域，系统工程学是依托信息学、控制论、统筹管理等科学方法建立并发展起来的为解决工程问题提供最优化设计及控制的科学。利用数字化技术，可以更有效地实现机械工程研发中的系统化开发与监测的问题。一部汽车在设计和研发过程中会经历几百个环节，利用数字化技术，可以更加精准地统计和管理相关数据，并进行合理的分析和利用。其次，数字技术的有效运用可以更好地实现汽车生产和研发的精英化。发达国家的品牌汽车之所以能够在中国一直占有巨大的市场份额，一个重大的原因就是其在性能和外观造型的优势，能够非常好地满足我国新起步的精英阶层的心理需求和工作需求。因此，数字化技术的加入可以提升我国汽车制造的精英化发展的速度和质量，提升汽车的J睦能和美观等方面的水准。
3 结束语
信息技术时代，互联网的普及给各个国家在机械设计领域的发展和创新提供了一个更加广阔和自由的平台。传统的机械设计方法己经随着科技新成果日新月异的产生而被更新和淘汰。充分利用数字化技术，发挥好其在汽车设计研发和生产中的优势，才能更好地提升我国汽车在世界汽车市场中的竞争力。（本文由提供，如有更多需要，可登陆 咨询客服。）
关键词： 工艺接头布局原则；工艺接头设计
1.数字化装配定位方法及其装配准确度研究
准确度：指产品的实际尺寸与图纸上规定的名义尺寸相符合的程度（对一般机械产品，类似的概念被称为公差）。协调准确度：指两个飞机零件、组合件或部件之间相配合部位的实际几何形状和尺寸相符合的程度。飞机结构多采用薄壁结构，大多数零件是钣金件，其普遍特点是形状复杂、尺寸大、刚性差、易变形，因此飞机外形的准确度在很大程度上取决于装配准确度。为了保证飞机装配准确度和装配零、组件间协调要求，在飞机制过程中采用了大量的工艺装备（包括标准工艺装备、装配工艺装备、零件制造工艺装备等）。如何保证零件、组合件和部件之间的协调准确度是飞机制造过程中需要解决的一个重要问题。
1.1传统的飞机装配定位方法及其装配准确度
传统的飞机装配定位方法有如下几种：在型架内以骨架外型为装配基准，在型架内以蒙皮外形为装配基准、按装配孔装配定位，在夹具内按坐标定位孔装配等。基准：基准就是用一些点、线或面来确定其他点、线、面的相对位置。基准可以分为设计基准和工艺基准，设计基准是设计用来确定零件外形或决定结构相对位置的基准；工艺基准是在工艺过程使用，存在与零件、装配件上的具体的点、线或面。装配基准：用来确定工件之间相互位置的基准，引自文献。下面分别分析各种装配方法及其装配准确度。
（1）在型架内以骨架外形为装配基准的准确度
以型架外形为装配基准装配时，产品的装配准确度主要取决于骨架装配的准确度。骨架装配的准确度又取决于装配夹具的制造误差夹具。和骨架在装配夹具中的定位误差定位（骨架-夹具），另外还包括蒙皮在骨架上的定位误差定位（骨架-蒙皮）、蒙皮的厚度误差蒙皮厚度以及装配连接过程中的变形误整变形。因此，以骨架外形为基准装配的误差尺寸链方程可以写为：
装配=夹具+定位（骨架-夹具）+定位（骨架-蒙皮）+蒙皮厚度+变形
定位（骨架-夹具）和定位（骨架-蒙皮）正是骨架零件和裁配夹具之间的协调误差骨架一夹其及骨架和蒙皮之间的协调误差骨架一蒙皮。考虑到装配过程中的夹紧件的必紧作用，将使协调误差减小，故在两种协调误差加上修正系数K夹紧。，则误差尺寸链方程改写为：
装配=夹具+（骨架一夹其+骨架一蒙皮）K夹紧+蒙皮厚度+变形
（2）在骨架内以蒙皮外形为装配基准的准确度
采用以蒙皮外形为装配基准时，产品的外形准确度主要取决于装配夹具的制造误差夹具，另外蒙皮和装配夹具之间的定位误差定位（蒙皮-夹具），以及装配连接过程的中的变形误差变形。因此，以蒙皮外形为基准装配的误差尺寸链方程可以写为：
装配=夹具+定位（蒙皮-夹具）+变形
修正后的尺寸链方程为：
装配=夹具+蒙皮一夹其K夹紧+变形
（3）按装配孔装配的准确度
按装配孔装配的装配准确度首先取决于基准零件的制造误差基准零件和零件外形相对于装配孔的误差零件（外形-装配孔）。另外，当基准零件和其他零件按装配孔定位时，由于装配孔轴线不可能完全重合而形成协调误差装配孔（基准零件-零件）。最后，产品的装配准确度还取决于蒙皮的厚度误差蒙皮厚度和蒙皮在骨架上的定位误差定位（蒙皮-骨架），以及装配变形误差变形。因此，按装配孔装配时误差尺寸链方程可以写为：
装配=基准零件+零件（外形-装配孔）+装配孔（基准零件-零件）+定位（蒙皮-骨架）+蒙皮厚度+变形
修正后误差尺寸链方程为：
装配=基准零件+零件（外形-装配孔）+装配孔（基准零件-零件）K夹紧+蒙皮厚度+变形
（4）在夹具内按坐标定位孔装配的准确度
在夹具内按坐标定位孔装配的准确度首先取决于装配夹具中坐标定位孔位置的误差，即装配夹具的误差夹具，以及零件外形相对于坐标定位孔的误差零件（外形-坐标定位孔）还有骨架零件和装配夹具坐标定位孔之间的协调误差坐标定位孔（夹具-骨架）、蒙皮厚度误差蒙皮厚度、蒙皮在骨架上的定位误差定位（蒙皮-骨架）以及装配过程中的变形误差变形。因此，在夹具内按坐标定位孔装配的误差尺寸链方程可以写为：
装配=夹具+零件（外形-坐标定位孔）+坐标定位孔（夹具-骨架）+定位（蒙皮-骨架）+蒙皮厚度+变形
修正后误差尺寸链方程为：
装配=夹具+零件（外形-坐标定位孔）+坐标定位孔（夹具-骨架）+蒙皮-骨架K夹紧+蒙皮厚度+变形
1.2 数字化装配定蕴方法及其装配准确度
飞机数字化装配技术是数字化装配工艺技术、面向数字化装配的工装设计技术、数字化柔性装配工装技术、光学检测与误差补偿技术、装配连接技术及数字化的集成控制技术等多种先进技术的综合应用。在飞机零件数字化装配的过程中，使用的工装是具有通用性的柔性工装夹具，该夹具在设计、铸造、安装过程中都使用数字化的方法来完成，因此该夹具的制造精度非常高；使用的定位方法是数字化的定位方法，通过数字化的传递，再加上光学测量与误差补偿技术的应用，可以极大的提高零件的定位准确度。所以，数字化装配下装配的误差包括：夹具的制造误差、骨架和蒙皮的制造误差以及装配连接过程中的变形误差。
因此，按数字化装配方法装配的准确度首先取决于夹具的制造误差夹具，但由于夹具的设计、制造及安装过程都使用数字化技术，因此夹具制造误差夹具较小。在零件进行定位协调时采用数字化的定位方法，定位控制模块、机械随动定位装置、误差补偿模块构成定位的闭合循环回路，而这个定位回路结束的信号就是零件之间的定位准确度符合工艺设计要求，因此零件之间的定位误差为零。
还有就是骨架和蒙皮的制造误差骨架和蒙皮，由于在零件的设计制造过程中都使用数字化方法，所以误差也非常小，即骨架和蒙皮较小，将其合称为零件。最后就是装配过程中的变形误差变形。，因为在装配定位过程中定位准确度比较高，夹紧器对零件的夹紧力将非常小，即由夹紧引起的变形很小；变形主要是由连接过程引起的，即变形比较小。所以，数字化装配的误差尺寸键方程可以写为：
装配=夹具+零件+变形
由误差尺寸链可以看出，在数字化装配过程中，夹具是系统误差，并且其数值比较小。零件和零件变形的数值也比较小。由此可以见数字化装配定位方法降低了装配的误差，极大的提高了飞机装配的准确度。
2.数字化柔性装配工装技术研究
在飞机装配过程中，在装配连接之前必须进行零部件的定位和固定，以保持其良好的飞机动力学外形。这一切要靠装配工装来实现，所以工装技术是飞机装配技术的基础。按装配工装的结构和性能可分为：常规工装、模块化工装、柔性工装、数字化柔性工装。数字化柔性装配工装：是基于产品数字量尺寸协调体系的、可重组的模块化、自动化装配工装系统，其目的是在装配过程中实现产品信息的数字量传递，免除设计和制造各种产品（如飞机壁板、翼梁等）装配专用的传统装配型架/夹具，从而提高飞机装配的准确度，降低工装制造成本，缩短工装准备周期，同时大幅度提高装配生产率。
2.1基于机身壁板的数字化柔性装配工装技术
数字化柔性装配工装分为；静态模块和动态模块。针对本文机身壁板零件的装配，其静态模块是装配型架的基础框架，其是数字化装配平台的基础，所有动态模块都将建立在其之上。其动态模块包含两部分：机械随动定位装置、内型卡板及和蒙皮挡件。内型卡板与工装静态模块用螺栓连接，其功能是定位蒙皮，保证蒙皮的外型准确度；机械随动定位装置与工装静态横块用螺栓连接，其功能是实现长桁的定位，配合光学测量与设差补偿系统保证长桁与蒙皮的装配准确度。在装配不同类形的壁板零件时，则要动态摸块的调整或更换。
在进行飞机零件装配时，首先组建数字位柔性装配的平台，将动态模块与静态模块通过可调转接器进行连接。将内型卡板与蒙皮挡件安装到工装的静态框架上，再将机械随动定位装置安装到工装的静态框架上，这样数字化装配定位平台就搭建起来了。然后进行零件的装配，蒙皮靠内型卡板实现定位，机械随动定位装置的末端执行器夹持长桁，数字化装配控制模块控制定位装置实现长桁的移动。
