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第一篇 飞机制造基本原理和方法 3

第一章 传统的飞机制造模式 3

1.1飞机研制工作的一般过程 3

1.2飞机制造技术的特殊要求 6

1.2.1制作实物模型样机 7

1.2.2飞机外形严格的气动要求和结构的互换协调 9

1.2.3严格控制飞机的结构重量 10

1.3飞机制造的基本方法及其特点 10

1.3.1设计分离面与工艺分离面 11

1.3.2飞机装配准确度 14

1.3.3模线样板法工作原理 21

1.4飞机装配过程 22

1.4.1工艺基准 22

1.4.2装配定位 25

1.4.3装配工艺过程 28

1.4.4装配工艺设计主要内容 31

1.5飞机总装配及机场车间工作 33

1.5飞机总装配 33

1.5.2机场车间工作 38

思考题 39

参考文献 39

第二章 飞机制造中的尺寸传递体系及其实现 39

2.1飞机制造的互换和协调 40

2.1.1 互换和协调的基本概念 40

2.1.2飞机制造中的互换要求 41

2.1.3保证互换性的意义 43

2.2保证互换协调的尺寸传递原理 43

2.2.1保证协调准确度的基本方法 44

2.2.2按独立制造原则进行协调 44

2.2.3按相互联系原则进行协调 46

2.2.4按相互修配原则进行协调 47

2.2.5 3种尺寸传递原则的应用 48

2.3典型的尺寸传递体系 49

2.3.1对尺寸传递体系的设计要求 49

2.3.2模线样板－标准样件协调系统 50

2.3.3模线样板－局部标准样件协调系统 51

2.3.4以飞机外形的数学模型为基础的协调系统——数字量尺寸传递体系 53

2.4模线样板技术 56

2.4.1模线样板技术的内容和作用 56

2.4.2我国模线样板技术的发展 57

2.4.3理论模线 57

2.4.4结构模线 60

2.4.5常用样板 62

2.4.6样板的分类和基本用途 65

2.5 CAD技术在模线设计中的应用 70

2.5.1建立数学模型和模线的自动绘制 70

2.5.2结构模线CAD软件分类及技术准备工作 71

2.5.3交互式图形设计 72

2.6互换协调方法的典型实例及协调图表的设计 73

2.6.1飞机钣金零件的重点协调部位及协调方法 74

2.6.2典型飞机结构的协调路线 78

2.6.3互换协调图表的设计 82

思考题 83

参考文献 83

第三章 飞机制造工艺装备 84

3.1工艺装备的作用和分类 84

3.1.1概述 84

3.1.2飞机工艺装备的作用 84

3.1.3飞机工艺装备的分类 86

3.1.4选择工艺装备的原则 88

3.2标准工艺装备的设计和制造 89

3.2.1标准工艺装备的定义、分类和技术要求 89

3.2.2标准工艺装备设计的基本要求 94

3.2.3各类标准工艺装备的结构特点 95

3.2.4标准工艺装备制造的协调方法 97

3.2.5确定标准工艺装备的因素 99

3.2.6标准工艺装备的结构设计 101

3.2.7标准工艺装备的制造 102

3.3装配工艺装备的设计和制造 102

3.3.1装配工艺装备的种类、结构和功用 102

3.3.2装配工艺装备的设计原则 104

3.3.3装配型架设计的一般问题 105

3.3.4型架骨架的构造 107

3.3.5型架的外形定位件及夹紧件 109

3.3.6型架的接头定位件 110

3.3.7飞机装配型架的安装 110

3.4飞机生产准备技术的发展 113

3.4.1飞机装配定位的简化 113

3.4.2工艺装备结构和设计的改变 113

3.4.3工艺装备制造的改进 114

思考题 115

参考文献 115

第二篇 飞机产品的数字建模及并行工程的实施 115

第四章 飞机产品数字建模技术 115

4.1产品数字模型在飞机设计和制造过程中的地位和作用 119

4.1.1产品几何形状和尺寸的正确传递是制造工作的关键 119

4.1.2波音公司对数字化产品定义的试验过程 120

4.1.3产品数字建模的内容及效果 121

4.2产品数字建模技术及其应用 125

4.2.1采用产品数字建模技术的企业运行方式 125

4.2.2基于产品数字建模的工程设计过程 127

4.2.3基于产品数字模型的制造工程 133

4.2.4工程设计数据的发放和管理 138

4.3基于数字化产品定义的制造工程计算机系统 140

思考题 142

参考文献 142

第五章 并行工程在飞机制造中的实施 144

5.1并行产品定义CPD 144

5.1.1 CPD的主要内容和关键因素 144

5.1.2综合设计评审 146

5.2并行产品定义的组织方式 147

5.2.1 IPT的组织方式 148

5.2.2 IPT的运行环境和工作方式 149

5.2.3 CPD执行过程 156

5.3 IPT的结构、成员和任务 157

5.3.1 IPT的层次结构和上层组织 157

5.3.2 IPT的组织方法 157

5.3.3 IPT的作用和职责 158

5.3.4职能部门的作用 160

5.3.5 IPT和职能部门的分工 161

5.3.6 IPT运行环境中的管理 162

5.4实施并行工程的几点启示 163

5.4.1并行工程与企业文化的关系 163

5.4.2改进过程是关键 163

5.4.3实施并行工程是一个渐进过程 163

5.4.4并行工程的实施关键在领导 164

思考题 164

参考文献 164

第六章 产品数据管理和制造资源计划 166

6.1现代制造业的发展和面临的问题 166

6.2产品数据管理技术PDM概述 166

6.2.1 PDM的发展背景 166

6.2.2实施PDM是企业发展的迫切需要 168

6.2.3有关PDM的基本概念 169

6.2.4 PDM的应用范围与特点 170

6.2.5 PDM的功能 172

6.3 PDM与信息集成的关系 180

6.3.1 PDM应该是CAD/CAPP/CAM的集成平台 180

6.3.2 PDM应该是产品信息传递的桥梁 181

6.3.3 PDM能够支持并行工程的实施 182

6.4 PDM技术的发展和应用 183

6.4.1 PDM的发展趋势 183

6.4.2实施PDM须注意的地方 186

6.5主要PDM软件 186

6.6制造资源计划MRP1概述 187

6.6.1 MRP1的发展 187

6.6.2什么是MRP1 188

6.7供应链 190

6.8 MRP1的基础数据 191

6.9生产计划与主生产计划 193

6.9.1生产计划 193

6.9.2主生产计划 193

6.10物料表和物料需求计划 194

6.10.1物料表 195

6.10.2物料需求计划 197

6.11能力需求计划 200

6.11.1工作中心 200

6.11.2粗能力计划 201

6.11.3能力需求计划 201

6.12车间作业管理 202

6.13库存管理 202

6.13.1库存控制 203

6.13.2采购管理 203

6.14成本管理 204

6.14.1产品成本的构成 204

6.14.2 MRP1中的成本类型 204

6.14.3 MRP 1中的成本计算方法 204

6.14.4成本差异分析 205

6.15企业资源计划和智能资源计划系统简介 205

6.15.1企业资源计划 205

6.15.2智能资源计划 208

6.16 MRP 1的实施 208

6.16.1 MRP1实施的关键 208

6.16.2 MRP1实施的过程 209

6.17典型MRP 1/ERP系统 210

思考题 211

参考文献 212

第七章 飞机构型定义、控制和制造资源管理 212

7.1从产品数字化、并行定义到PDM技术应用 213

7.1.1商业竞争形势 213

7.1.2突破性战略措施 213

7.2DCAC/MRM系统结构及其软件系统 215

7.2.1 DCAC/MRM系统结构 215

7.2.2 DCAC/MRM采用的软件系统 218

7.3 DCAC/MRM系统关键要素 220

7.3.1 DCAC/MRM系统与精益生产 220

7.3.2精简作业流TBS 221

7.3.3简化构型管理SCM 222

7.3.4单一产品数据源SSPD 228

7.3.5改进物料管理TMM 229

7.4 DCAC/MRM工作原理 230

7.4.1 DCAC/MRM系统工作过程 230

7.4.2采办工作集中与分散相结合 235

7.4.3选型、模块和零部件 235

7.4.4简化有效性管理的实施 238

7.4.5预转换工作 240

7.4.6投产飞机 245

7.4.7确定预测需求 246

7.4.8供应商规范计划 250

7.4.9工艺装备产品 250

7.4.10产品定义数据发放 250

7.4.11供应商条码 251

7.5 DCAC/MRM系统的实现措施和步骤 251

7.5.1实现措施 252

7.5.2实施步骤 253

思考题 254

参考文献 254

第三篇 飞机产品数据的生成、传递、拓延和管理 254

第八章 综合工作说明IWS的内容和作用 254

8.1有关数字化产品定义的几个问题 257

8.1.1飞机部件基准线图 257

8.1.2飞机设计制造中的编号规则 259

8.1.3区域控制码 260

8.1.4项目工艺总方案 261

8.2硬件可变性控制HVC 266

8.2.1关键特性 266

8.2.2 HVC的内容 267

8.2.3 HVC/AQS产品定义 268

8.2.4 HVC测量点 269

8.2.5工艺装备定位计划 269

8.2.6协调单 271

8.3综合工作说明IWS的内容及其作用 273

8.3.1 IWS的概念 273

8.3.2 IWS的建立及演化过程 273

8.3.3 IWS的文档结构 274

8.3.4 IWS的作用 276

8.4 IWS实例 277

思考题 281

参考文献 281

第九章 自动零件表APL的结构和内容 283

9.1 APL系统和APL表 283

9.1.1 APL系统和APL表概念 283

9.1.2 APL相关词语说明 283

9.1.3飞机标识号说明 285

9.2 APL系统的组成和工作步骤 286

9.2.1 APL系统的组成 286

9.2.2 APL系统的工作步骤 287

9.3 APL输入表 288

9.3.1 APL封面页 288

9.3.2 APL应用表 288

9.3.3 APL注释页 290

9.3.4 APL零件表 290

9.3.5 APL先期图纸更改单和带应用表的APL先期图纸更改单 291

9.4 APL表输入说明 291

9.4.1 APL封面页输入 291

9.4.2 APL应用表输入 292

9.4.3 APL注释页输入 293

9.4.4 APL零件表输入 293

9.5 APL表中数据的关系 294

9.5.1 APL表与图纸页的关系 294

9.5.2 APL表内部的关系 295

9.5.3 APL表之间的关系 296

9.5.4其他相关内容 297

9.6 APL表维护 298

9.6.1更改的实施和行为代码 298

9.6.2 APL应用表维护 299

9.6.3 APL零件表维护 299

9.6.4装配件／安装件生成 300

9.6.5整个APL表的生成、删除和恢复 300

9.7 APL表发放 301

9.7.1标题 301

9.7.2应用表 301

9.7.3更改段 302

9.7.4零件应用索引 303

9.7.5装配件细目表 303

9.7.6注释表 305

9.7.7零件表索引 305

9.8 APL在制造中的地位和应用 306

9.8.1 APL系统的地位 306

9.8.2 APL表与IWS的关系 308

9.8.3 APL表与工程数据集的关系 308

9.8.4 APL表生成E-BOM的过程 309

9.8.5 APL表与SSPD的关系 310

9.8.6 APL表与PDM的关系 311

9.9 APL表的新发展 311

9.9.1 PDM生成物料表 312

9.9.2零件表PL 314

9.9.3制造零部件零件表MPPL 315

9.9.4供应商计划零件表SPPL 315

9.9.5供应商定制零件表SCPL 316

9.9.6数据表 317

9.9.7从APL到PDM 317

思考题 318

参考文献 318

第十章 计算机辅助飞机设计制造支撑软件——CATIA 318

10.1 CATIA系统简介 319

10.2 CATIA系统体系结构 319

10.2.1面向虚拟产品的高度集成化体系 319

10.2.2基于混合模型的造型方法 320

10.2.3支持并行工程设计的系统结构 320

10.2.4基于人工智能技术的知识工程结构 320

10.2.5基于网络的协同工作环境 321

10.2.6开放性的体系结构 321

10.3 CATIA系统有关概念 322

10.3.1项目文件 322

10.3.2模型和SESSION 323

10.3.3工作空间 323

10.3.4几何集 324

10.3.5 CATIA模型的组织管理结构 324

10.3.6层及层过滤器 324

10.3.7工作模式 326

10.4 CATIA有关几何元素的结构及数学表示 326

10.4.1 CATIA线架元素的数学定义 326

10.4.2 CATIA曲面元素的结构及数学表示 326

10.4.3 CATIA实体元素的结构及表示 328

10.4.4 CATIA二维工程绘图的基本结构 329

10.5应用CATIA系统进行数字化建模的基本过程 330

10.6 CATIA软件主要功能 331

10.6.1 CATIA线架造型 332

10.6.2 CATIA曲面造型 333

10.6.3 CATIA实体造型 335

10.6.4 CATIA三维参数化造型 337

10.6.5 CATIA的特征造型 338

10.6.6 CATIA装配 338

10.6.7 CATIA装配模拟 339

10.6.8 CATIA系统的工程分析 339

10.6.9运动机构模拟分析 339

10.6.10 CATIANC加工 340

10.7 CATIA二次开发平台 341

10.7.1 CATIA二次开发平台简介 341

10.7.2 CATIA几何接口 341

10.7.3批处理程序 342

10.7.4 IUA编程 343

10.7.5 GII开发平台简介 346

10.8 CATIA系统的应用 351

思考题 351

参考文献 351

第十一章 工程数据集的结构和管理 352

11.1概述 352

11.1.1工程数据集 352

11.1.2工程数据集的分类 353

11.2 CATIA数据集结构 354

11.2.1 CATIA模型 354

11.2.2模型和CATIA图页的划分 355

11.2.3层的管理 355

11.3三维模型 358

11.3.1三维模型结构 358

11.3.2模型内部的层次关系 358

11.3.3参考模型 359

11.4二维模型 359

11.4.1二维模型结构 359

11.4.2种子模型 360

11.4.3边框 361

11.4.4保留区 362

11.4.5辅助视图 362

11.5工程数据集的命名 363

11.5.1基本命名法 363

11.5.2 CATIA数据集的命名 364

11.6应用实例 367

11.6.1实例1——水平尾翼安定面 367

11.6.2实例2——平尾翼肋 372

思考题 374

参考文献 374

第十二章 飞机结构件与工艺装备数字建模方法 374

12.1概述 376

12.1.1结构件建模 376

12.1.2 CATIA建模方法 377

12.2建模规则 377

12.2.1坐标系 377

12.2.2坐标系的使用 378

12.2.3误差 380

12.2.4模型的合理性与“清洁”性 380

12.2.5模型的建立 380

12.3建模中几何元素的使用 381

12.3.1点 381

12.3.2线框 382

12.3.3曲面 384

12.3.4实体 384

12.4典型模型或零件的建模方法及规定 385

12.4.1主尺寸表面模型 385

12.4.2管路装配／安装件建模方法 390

12.4.3钣金件建模方法 391

12.4.4机加件建模方法 393

12.4.5铸件和锻件建模方法 393

12.4.6复合材料建模方法 393

12.5数字化预装配 396

12.6在并行工程环境中的结构设计 398

12.6.1波音737-700项目并行工程的工作环境 398

12.6.2结构件设计过程 398

12.7结构件数字建模实例 402

12.7.1实例1 402

12.7.2实例2 404

12.8装配工艺装备数字建模实例 405

思考题 409

参考文献 410

第十三章 飞机制造工艺信息和工艺流程设计 410

13.1相关概念 411

13.1.1制造工艺信息 411

13.1.2飞机制造工艺流程 413

13.2飞机制造工艺文件 413

13.2.1制造工艺文件的分类和编制内容 413

13.2.2制造工艺文件的编制依据 414

13.2.3 WBS的拓延 415

13.2.4 SOW的拓延 416

13.2.5一号流程 416

13.2.6承诺进度计划 419

13.2.7制造工艺方案 420

13.2.8工艺规程 422

13.2.9工作指令 424

13.2.10工作包文件 426

13.2.11集成物料表 426

13.3飞机制造工艺流程设计 426

13.3.1飞机制造工艺流程设计的步骤 427

13.3.2 E-BOM的内容和产品结构树 429

13.3.3按制造模块划分ACC 431

13.3.4装配工艺树的生成 434

13.3.5将ACC划分为POS 437

13.3.6在POS中定义JOB 438

13.3.7按JOB的顺序形成STEP 440

13.3.8生成工步描述 440

13.4飞机制造工艺流程时间计算 442

13.4.1自顶向下估算 442

13.4.2自低向上计算 444

13.4.3批量生产周期计算 446

13.5飞机制造工艺信息管理系统和装配流程设计系统 448

13.5.1飞机制造工艺信息管理系统 448

13.5.2飞机装配流程设计系统 449

思考题 450

参考文献 450

第四篇 飞机零件制造及质量控制方法 453

第十四章 基于特征的整体结构件数控加工 453

14.1特征概念与飞机结构件特征分析 453

14.1.1特征概念 453

14.1.2飞机整体结构件数控加工的工艺分析 454

14.2飞机整体结构件制造特征的归纳和表达 456

14.2.1特征归纳原则 456

14.2.2特征的表达 458

14.3特征信息模型及信息集成 461

14.3.1特征的描述方法 461

14.3.2零件的特征信息模型 461

14.3.3特征信息在集成系统中的应用 463

14.4特征定义方法 464

14.5特征与工艺决策 465

14.5.1工艺知识处理 465

14.5.2工艺决策 467

14.6特征加工的刀位自动计算 468

14.7CAD/CAPP/CAM系统的应用效果与前景 470

思考题 471

参考文献 471

第十五章 飞机钣金零件成形方法 472

15.1飞机钣金零件分类 472

15.1.1分类原则及方法 472

15.1.2飞机钣金零件分类图 472

15.2传统的钣金零件成形方法 475

15.2.1压延 475

15.2.2局部成形 477

15.2.3翻边 477

15.2.4弯曲 478

15.2.5拉形 478

15.2.6胀形 479

15.2.7旋压与旋薄 480

15.3钣金成形的计算机模拟 481

15.3.1钣金成形模拟的发展 481

15.3.2模拟的意义 482

15.3.3模拟的主要方法和模拟软件系统的基本结构 482

15.3.4现有的分析模拟软件系统 484

15.3.5钣金成形过程计算机仿真技术路线 486

15.3.6网格重划技术 488

15.3.7钣金成形数值模拟的发展趋势 489

15.4模具的计算机辅助设计与制造 490

15.4.1模具CAD/CAM系统的配置、功能和效果 490

15.4.2典型模具CAD/CAM 490

15.5钣金成形中的毛料展开 495

15.5.1钣金件毛料展开概述 495

15.5.2任意曲面的展开 495

15.5.3旋转面的毛料展开 496

15.5.4展开毛料外轮廓的确定 496

思考题 497

参考文献 497

第十六章 飞机结构胶接技术 498

16.1胶接技术的发展与应用 498

16.1.1胶接技术发展简史 498

16.1.2胶粘剂的应用 498

16.1.3胶接技术的特点 499

16.2胶接机理 500

16.2.1胶接接头的结构组织 500

16.2.2胶接理论 501

16.3胶接接头的设计 502

16.3.1胶接接头的受力分析 502

16.3.2胶接接头的结构形式 502

16.3.3胶粘剂的选择 506

16.3.4被粘物的表面处理 506

16.4胶接工艺过程 508

16.4.1预装配 509

16.4.2处理被粘物表面 509

16.4.3涂胶 509

16.4.4装配 510

16.4.5固化 510

16.4.6常用胶接工艺方案 510

16.5胶接设备 513

16.6胶接工艺装备及协调线路 515

16.6.1胶接工艺装备特点 515

16.6.2胶接工艺装备的技术要求 515

16.6.3胶接工艺装备的类别和用途 515

16.6.4协调依据及容差分配 517

16.7胶接质量检测和胶接性能测试 518

16.7.1胶接质量检测 518

16.7.2胶接性能测试 518

16.8胶接铝蜂窝夹层结构 520

16.8.1蜂窝夹层结构简介 520

16.8.2蜂窝夹层结构的制造 521

16.9特种胶接结构简介 523

16.9.1铝合金胶接复合层板 523

16.9.2纤维增强铝合金胶接层板 524

16.9.3芳纶纸蜂窝芯材的结构 524

16.9.4消音蜂窝壁板的制造 525

思考题 525

参考文献 525

第十七章 数字测量技术及其应用 526

17.1三坐标测量机系统 526

17.1.1三坐标测量机的基本性能 526

17.1.2三坐标测量机的机械系统 531

17.1.3数控三坐标测量机CNC系统 537

17.1.4三坐标测量机的软件系统 537

17.1.5三坐标测量机的选用原则 539

17.1.6测量实例 540

17.2计算机辅助电子经纬仪CAT工业测量系统及其应用 542

17.2.1 CAT系统的组成和特点 542

17.2.2 CAT系统的建立 546

17.2.3 CAT系统工作原理 550

17.2.4对飞机装配型架设计的影响 551

17.2.5型架制造 552

17.2.6应用中发现的问题及其解决方法 553

17.2.7 CAT系统使用中应注意的基本问题 554

17.2.8 CAT系统的应用情况 555

17.3数字测量技术及其应用的发展 555

17.3.1数字测量技术的应用日益广泛 556

17.3.2非接触式测量的三坐标测量机 556

17.3.3基于激光测量的逆向工程 557

17.3.4注重测量软件的发展 557

思考题 558

参考文献 558

第十八章 飞机制造业中的质量保证体系 559

18.1概论 559

18.1.1质量管理发展概况 559

18.1.2几个基本质量概念 560

18.1.3质量管理和质量保证的标准化 563

18.1.4制造过程质量控制的主要统计技术 564

18.2飞机质量工程的几个重要环节 570

18.2.1制造过程 570

18.2.2特种工艺控制 570

18.2.3工量具、设备的校准和控制 570

18.2.4工艺装备管理和控制 571

18.2.5不合格品审理控制系统 572

18.2.6印章与合格证控制 573

18.2.7架次记录控制 573

18.3质量体系 574

18.3.1基本质量体系 575

18.3.2先进质量体系 575

18.3.3先进质量概念 575

18.3.4先进质量体系的实施过程 579

18.3.5先进质量体系的主要环节 579

18.3.6关键特性——先进质量的第一步 588

18.3.7关键特性的符号表示方法 588

18.3.8风险分析 590

18.3.9关键特性实例 593

18.3.10先进质量体系的管理机构和实施步骤 597

思考题 598

参考文献 598