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第1章 引言 1

1.1 国外飞机数字化并行协同研制的发展历程 1

1.1.1 第一段历程——数字化产品定义阶段 1

1.1.2 第二段历程——数字化过程管理阶段 3

1.1.3 第三段历程——优势企业中心联合阶段 5

1.1.4 小结 10

1.1.5 波音787——MBD技术的成功应用与实践 11

1.2 国内飞机数字化并行协同研制的发展状况 14

1.3 数字化并行协同是飞机制造业发展的必由之路 14

1.4 国内存在的主要问题 16

第2章 飞机数字化研制基本体系 19

2.1 飞机数字化研制基本体系构建及基本要求 19

2.1.1 飞机数字化研制基本体系 19

2.1.2 飞机数字化研制基本体系要素构成 23

2.1.3 飞机数字化研制基本体系集成关系 26

2.2 飞机数字化研制基本体系构建具体方法 32

2.2.1 并行协同的数字化研制流程 32

2.2.2 实现飞机全机产品数字化定义 36

2.2.3 数字样机协调取代实物样机协调 39

2.2.4 物理试验向功能、性能数字化仿真试验转变 39

2.2.5 型号研制全过程产品数据单源管理 41

2.2.6 打通数字化生产线，实现数字化制造 43

2.2.7 提升数字化生产管控能力 47

2.3 飞机数字化研制基本体系的保障条件与应用模式 48

2.3.1 飞机设计所的“一个平台，三个中心”建设模式 48

2.3.2 飞机制造厂的“两个平台，多条数字化生产线”建设模式 52

2.4 飞机数字化研制基本体系的管理要求 69

2.4.1 构建飞机数字化研制基本体系要实现体制和文化的变革 69

2.4.2 基于对专业的深入分析基础上进行流程再造 70

2.4.3 构建飞机数字化研制基本体系是“一把手”工程 70

第3章 数字化设计阶段划分 72

3.1 前言 72

3.2 传统飞机研制程序 73

3.3 飞机数字化设计流程优化的基本思路 74

3.3.1 传统飞机串行研制流程的问题 74

3.3.2 在飞机设计过程中引入并行工程 75

3.3.3 产品数字化定义技术为并行工程有效开展提供技术可能 77

3.3.4 产品数据管理技术是实施并行工程的基础 77

3.3.5 协同工作平台为实施并行工程提供必要支持环境 77

3.3.6 数字化功能性能仿真技术为并行工程提供技术手段 78

3.4 民用飞机数字化设计阶段、流程定义 78

3.4.1 民用飞数字化研制阶段划分 78

3.4.2 立项论证阶段 79

3.4.3 可行性论证阶段 80

3.4.4 预发展阶段 81

3.4.5 工程发展阶段 83

3.4.6 产业化阶段 85

3.5 军用飞机数字化设计阶段、流程定义 86

3.5.1 军用飞机数字化研制阶段划分 86

3.5.2 立项论证阶段 86

3.5.3 方案设计阶段 90

3.5.4 工程研制阶段 98

3.5.5 设计定型阶段 108

3.5.6 生产定型阶段 114

3.5.7 批量生产阶段 117

3.6 数字化和并行工程带来飞机研制流程的变化 120

3.6.1 初步总体方案论证阶段工作内容的变化 121

3.6.2 初步设计阶段工作内容的变化 121

3.6.3 详细初步设计工作内容的变化 124

3.6.4 详细设计（工程研制阶段）工作内容的变化 124

3.6.5 数字化带来飞机研制主要工作模式的变化 124

3.6.6 飞机数字化研制各阶段工作内容变化汇总 128

第4章 并行协同研制主流程 131

4.1 实现飞机的并行协同研制 133

4.2 协同组织——IPT项目团队 136

4.2.1 IPT工作目标和技术目标 137

4.2.2 IPT主要工作内容 138

4.2.3 组织方式 139

4.2.4 IPT的工作要求 143

4.2.5 IPT组织工作办公形式 148

4.2.6 IPT的技术审批 148

4.2.7 IPT组织的总体协调规则 148

4.3 并行协同机制——产品成熟度分级定义与管理 151

4.3.1 并行工作的技术风险 151

4.3.2 产品数据成熟度的概念和原理 153

4.3.3 产品数据成熟度分级定义规范 154

4.3.4 成熟度状态的标识和管理 157

4.3.5 成熟度的提升与降级规则 158

4.3.6 飞机数字化研制阶段划分与产品数据成熟度定义的关系 161

4.4 并行协同环境——单源产品数据管理 161

4.4.1 产品数据管理方式的变革 161

4.4.2 产品数据管理系统的基本应用与定制开发 163

4.4.3 飞机技术状态管理系统开发 165

4.4.4 产品定义数据打包 168

4.4.5 产品数据管理与项目管理的集成 169

4.5 数字化的设计基准的定义与管理 170

4.5.1 设计基准的主要内容 171

4.5.2 设计基准管理要求 171

4.5.3 设计基准的发放、使用及更改 171

4.6 面向制造的并行产品数字化定义 173

4.6.1 面向制造简化建模的理论分析 174

4.6.2 面向制造的零件数模曲面简化原则 176

4.6.3 圆角、倒角、孔和螺纹的简化原则 178

4.6.4 紧固件的数字化表达方法 180

4.6.5 数字化预装配及干涉检查的问题处理 181

4.7 数字样机构建与装配检查 183

4.7.1 数字样机为核心的虚拟产品开发 183

4.7.2 数字样机装配仿真中心 184

4.7.3 各研制阶段数字样机基本要求 185

4.7.4 详细设计阶段部件数字样机设计、建模和装配要求 186

4.7.5 数字样机装配检查 191

4.8 基于模型的全三维数字化设计及制造协同 204

4.8.1 二维／三维混合模式向全三维数字化设计模型的转变 204

4.8.2 基于模型的全三维产品数字化设计方法和设计工具 205

4.8.3 全三维数字化模型信息的管理 230

第5章 辅流程 238

5.1 典型流程 238

5.1.1 结构设计辅流程要解决的问题 238

5.1.2 数字化环境为结构设计辅流程带来的新机遇 239

5.1.3 典型的结构设计辅流程 241

5.2 与主流程的集成 242

5.2.1 在主辅流程间建立数据交换的桥梁 242

5.2.2 构件及构件库 243

5.2.3 典型构件属性设计 245

5.2.4 构件库系统的功能、主要应用及使用范围 254

5.2.5 模型统一关联 257

5.2.6 小结 258

5.3 数据流 259

5.3.1 从主流程获取基础数据 259

5.3.2 建立数据定义模板定义功能、性能仿真数据 259

5.3.3 模型输出——从统一模型中获取数据 260

5.3.4 数据更新 260

5.3.5 小结 260

5.4 数据接口 261

5.4.1 主辅流程的数据交换 261

5.4.2 统一数据格式——专业间数据交换标准 261

5.4.3 与基础数据库和CAE应用系统的衔接 263

第6章 实例 264

6.1 主流程数据流 264

6.1.1 某型飞机全机数字化并行协同研制 264

6.1.2 产品数据成熟度分级定义与管理应用实例 271

6.2 辅流程数据流 282

6.2.1 专业间辅流程的数据交换 282

6.2.2 专业内辅流程的数据交换 287

6.2.3 典型辅流程数据流——结构方案设计 287

6.3 主辅流程协同数据流 289

6.3.1 主流程数据定义的扩充——构件库系统 289

6.3.2 主辅流程的数据加工、定义及管理——模型统一关联系统 301

6.3.3 主辅流程数据的协同——双向更新 317

6.4 知识重用 324

6.4.1 伴随知识的使用 325

6.4.2 关于工程算法及其实现 327

6.5 应用示例——基础有限元模型自动生成 328

6.5.1 利用构件库建立全机方案阶段数字样机 328

6.5.2 利用模型统一关联系统建立基础有限元模型 332

6.5.3 模型输出 332

6.5.4 其他实例——大展弦比特征 332

6.5.5 小结 333

第7章 发展与展望 334

参考文献 336