第1章 大型飞机发展历程及我们的任务 1
1.1早期民航飞机 1
1.2大型民用航空运输机分类及其发展史 6
1.2.1大型民用航空运输机分类 6
1.2.2大型干线运输机发展史 8
1.3成功的窄体客机——波音737和A320 21
1.3.1波音737客机 21
1.3.2波音737NG的数字化技术及其装配过程 29
1.3.3空客A320客机 33
1.3.4空客A320系列飞机在中国 38
1.3.5窄体干线客机的后继机 41
1.4世界上最大的飞机和超声速客机 43
1.4.1最大的飞机 43
1.4.2研制超声速运输机 46
1.5大型飞机的复杂性及其研制特点 52
1.6我国自主研制大型飞机 56
1.6.1我国已着手自主研制大型飞机 56
1.6.2研制大型飞机的策略 56
思考题 58
参考文献 58
第2章 欧洲空客公司和超大型客机A380 60
2.1欧洲空客公司的崛起 60
2.1.1空客公司的奋斗史 60
2.1.2空客公司的重要发展阶段 65
2.1.3空客公司的成功经验 69
2.1.4从空客公司成功得到的启示 70
2.2欧洲空客公司研制的主要机种 70
2.2.1空客A300系列飞机 70
2.2.2空客A330和A340系列飞机 73
2.2.3大型货机——“大白鲸”A300-600ST运输机 77
2.2.4 A400M大型军用运输机 79
2.3超大型客机A380的研制 87
2.3.1半个世纪来的竞争 87
2.3.2空客A380飞机概况 89
2.3.3 A380飞机的性能及其特点 91
2.3.4 A380的创新性研制过程 97
2.3.5座面向世界的巨型工厂 103
2.3.6 A380客机的试飞和投入航线 113
2.3.7 A380客机研制的惨痛教训 117
2.4空客A350飞机 119
2.4.1空客A350飞机项目的发起 119
2.4.2空客A350飞机的基本性能 120
2.4.3研制技术的继承与创新 123
2.4.4我国参与空客A350 XWB客机项目情况 130
思考题 131
参考文献 131
第3章 波音747、波音777和波音787大型飞机 132
3.1美国波音公司的发展状况 132
3.2波音747和波音747-8系列飞机 136
3.2.1波音747系列飞机 136
3.2.2波音747-8系列飞机 153
3.3波音777系列飞机研制情况 165
3.3.1波音777飞机的概况 165
3.3.2波音777飞机的技术特点 169
3.3.3波音777飞机的新研制方法 173
3.3.4波音777飞机的先进制造技术 175
3.4波音787系列飞机的研制 178
3.4.1波音公司的发展战略 178
3.4.2波音公司突破技术趋同，扩大产品差异性 180
3.4.3波音787飞机概况 181
3.4.4波音公司研制波音787的三大技术措施 184
3.4.5波音787飞机的性能和特点 189
3.4.6波音787全球协同研制环境 192
3.4.7先进的数字化装配技术 197
3.4.8波音787飞机装配过程 201
3.4.9波音787飞机装配中的惨痛教训 204
3.4.10波音787飞机的下线和试飞 207
思考题 212
参考文献 212
第4章 并行协同的数字化研制过程 214
4.1飞机研制模式 214
4.1.1研制模式的演变 215
4.1.2传统的研制方式 216
4.1.3数字化研制方式 217
4.2并行协同的组织形式 218
4.2.1波音的研制组织 218
4.2.2全生命周期并行协同研制团队 219
4.3并行协同的数字化研制环境 223
4.3.1协同环境 223
4.3.2并行协同环境体系 225
4.4并行协同的数字化研制模式 231
4.4.1横向协同研制模式 231
4.4.2纵向协同研制模式 233
4.5并行协同的数字化研制过程 244
4.5.1飞机研制过程 244
4.5.2数字化研制过程 249
4.5.3数字化研制过程控制 257
思考题 261
参考文献 261
第5章 基于模块的飞机构型管理技术 263
5.1构型管理技术的发展与趋势 263
5.1.1构型管理技术的发展 263
5.1.2构型管理技术的研究与应用 266
5.2飞机构型管理的基本概念与关键要素 269
5.2.1构型管理的基本概念 270
5.2.2构型管理的关键要素 272
5.3基于模块的飞机构型管理 281
5.3.1飞机模块定义 281
5.3.2飞机模块划分原则 283
5.3.3飞机模块的数字化定义 291
5.3.4模块划分实例 298
5.3.5飞机产品结构的模块化组织与管理 300
5.3.6简化有效性管理 305
5.3.7更改与版本管理 306
5.4小结 310
思考题 310
参考文献 310
第6章 基于模型定义概念及其内容 312
6.1 MBD技术概述 312
6.1.1数字化定义技术的发展历史 312
6.1.2数字产品定义规范 314
6.1.3 MBD数据集的基本内容和要求 315
6.2 MBD与传统工程图样的比较 318
6.2.1几何信息定义方面的区别 318
6.2.2非几何信息定义方面的区别 324
6.3基于模型定义的标准 351
6.3.1 MBD的概念与一般要求 352
6.3.2数据集和模型的识别及更改版本 357
6.3.3与CATIA V5相关的规定 359
6.3.4机械加工件MBD要求 360
6.3.5铸件和锻件 MBD要求 360
6.3.6标准类零件的MBD建模要求 362
6.3.7管道弯曲数据集 368
6.3.8零部件的替代表达MBD要求 370
6.3.9装配件MBD建模要求 371
6.3.10线束/电缆装配件的MBD建模要求 372
6.3.11钣金件MBD要求 379
6.4小结 381
思考题 381
参考文献 381
第7章 基于模型定义的数据及其组织 382
7.1 MBD技术体系的应用系统框架 382
7.2 MBD技术及其要求 384
7.2.1 MBD数据集的定义内容 384
7.2.2 MBD数据的分类及其关系 384
7.2.3 MBD数据集定义完整性要求 386
7.2.4 MBD数据集中的基本组成元素 386
7.2.5零部件坐标系统 389
7.3 MBD的数据组织管理方法 390
7.3.1 MBD数据集工程注释的分类组织 390
7.3.2 MBD数据集容量限制 398
7.3.3替代件和对称件 401
7.3.4 MBD数据集的管理信息定义 402
7.4 MBD模型中特殊的定义要求 404
7.4.1 MBD数据集中的基准数据 405
7.4.2辅助类的特殊定义要求 411
7.5装配件定义的构成 413
7.5.1连接定义的基本要求 416
7.5.2连接定义的内容 421
7.5.3连接定义的其他要求 424
7.5.4装配密封定义 427
7.5.5垫片定义 429
7.5.6装配数据集定义的其他要求 431
思考题 433
参考文献 434
第8章 复合材料构件数字化定义 435
8.1复合材料的基本概念 435
8.1.1复合材料的定义及命名 435
8.1.2复合材料的分类 437
8.1.3复合材料的特性 437
8.2复合材料构件数字化定义方法 440
8.3方向坐标系的定义和映射 442
8.3.1标准坐标系的定义和标准映射 442
8.3.2平移坐标系的定义和平移映射 443
8.3.3径向坐标系的定义和径向映射 444
8.4三维主模型 444
8.4.1几何数据 444
8.4.2材料铺放数据 445
8.5工程文档 450
8.5.1二维视图和剖面图 450
8.5.2三维铺层标注和铺层表 451
8.5.3铺放书 452
8.6工艺信息 453
8.6.1数字化定义中包含的工艺信息 453
8.6.2工艺信息的组织 456
8.7数字化定义中的非几何信息 456
8.7.1尺寸、公差及工艺处理 457
8.7.2工程注释 458
8.8数字化定义的组织管理 459
8.9典型零件定义的应用 461
8.9.1几何特征 461
8.9.2材料铺放数据 462
8.9.3三维实体 463
8.10制造数据 464
8.10.1排样下料数据 464
8.10.2激光投影数据 465
8.10.3纤维铺放数据 467
8.10.4自动铺带数据 468
8.11小结 468
思考题 468
参考文献 468
第9章 飞机制造关键特性及其应用 471
9.1基于关键特性的飞机数字化协调技术的提出 471
9.2关键特性的概念及定义 472
9.2.1关键特性的概念 472
9.2.2关键特性的选择与定义 479
9.2.3关键特性的分解传递 483
9.3关键特性树及实例 485
9.3.1交点协调类关键特性树 485
9.3.2外形协调类关键特性树 488
9.4并行工程环境下的关键特性定义与管理 496
9.4.1并行工程中关键特性的定义 496
9.4.2关键特性测量点 498
9.5数字化标准工装 506
9.5.1传统的标准工装及其特点 506
9.5.2主几何和主工装 507
9.5.3数字化标准工装定义的概念 508
9.5.4基于数字化标准工装定义的互换协调方法 509
9.6产品、零件工装、装配工装的数字化协调技术 509
9.6.1飞机设计基准线的应用 509
9.6.2基于关键特性的带外形的零组件数字化协调技术 510
9.6.3基于关键特性和数字化标准工装的交点类产品数字化协调 513
9.6.4基于关键特性的交点类产品及装配工装的混合式互换协调 515
思考题 516
参考文献 516
第10章MBD技术在飞机部件中的应用 519
10.1 MBD技术的应用框架体系 519
10.2 MBD数字化产品定义 520
10.2.1 MBD模型非几何信息在CATIA中的表达方法 520
10.2.2 MBD模型信息组织管理 522
10.2.3机加件MBD模型 529
10.2.4钣金件MBD模型 530
10.2.5复合材料构件MBD模型 531
10.2.6对称结构件MBD模型 532
10.2.7 MBD安装模型 533
10.2.8其他特殊信息在MBD模型中的表达 534
10.3 MBD模式下的飞机协同工艺设计 537
10.3.1协同工艺设计流程 537
10.3.2工装设计流程 539
10.3.3协同工艺设计实例 540
10.4数字化装配工艺仿真 545
10.4.1 DELMIA简介 545
10.4.2 DELMIA DPM装配工艺设计系统 548
10.4.3基于DPM Assembly的装配工艺设计过程 552
10.5装配工艺仿真数据在生产现场的应用 558
10.5.1装配工艺仿真数据导出 558
10.5.2数据管理平台支持下的数字化工艺装配现场应用 558
10.5.3无数据管理平台支持下的装配工艺现场应用 560
10.6工装及产品的数字化测量 562
10.6.1工装数字化测量安装 562
10.6.2产品数字化测量 566
10.7三维模型的轻量化技术及其应用 566
10.7.1轻量化技术概述 566
10.7.2早期的三维可视化技术方案 568
10.7.3轻量化技术的发展思路 569
10.7.4轻量化技术的应用解决方案 570
思考题 574
参考文献 574
第11章 飞机典型部件装配协调技术 575
11.1波音737飞机48段装配协调技术 575
11.1.1波音737飞机48段结构简介 577
11.1.2结构协调关系及装配方案 587
11.1.3协调方案 590
11.2货舱门装配协调技术 598
11.2.1货机货舱门装配协调技术 598
11.2.2客机货舱门装配协调技术 608
11.3飞机垂尾前缘翼尖组件装配协调技术 622
11.3.1结构简况 622
11.3.2垂尾前缘翼尖组件结构协调关系 624
11.3.3装配过程及协调工装 628
11.3.4装配协调保障技术 633
思考题 638
参考文献 638
第12章 复合材料应用及制造技术 639
12.1复合材料构件数字化制造相关技术及国外应用情况 639
12.1.1复合材料构件数字化制造相关技术 639
12.1.2国外复合材料构件数字化技术的应用情况 648
12.2我国航空企业复合材料构件设计制造技术应用现状 650
12.3复合材料在国外大型飞机上的应用 650
12.3.1美国的低成本复合材料结构研究项目 651
12.3.2国外复合材料在飞机上的应用趋势 652
12.3.3复合材料在大型飞机上的应用举例 657
12.4复合材料构件的原材料 667
12.4.1增强材料 667
12.4.2基体材料 673
12.4.3预浸料 676
12.4.4夹芯材料 678
12.4.5复合材料结构选材 680
12.5复合材料构件成形 681
12.5.1手糊成形 681
12.5.2模压成形 683
12.5.3热压罐成形 686
12.5.4缠绕成形 689
12.5.5自动铺放技术 692
12.5.6拉挤成形 696
12.5.7压注成形 697
12.6复合材料构件连接 700
12.6.1胶结 700
12.6.2机械连接 703
12.7复合材料构件质量控制 704
思考题 706
参考文献 706
第13章 大型构件数字化制造与成形技术 708
13.1高速切削 708
13.1.1高速切削的定义和特点 708
13.1.2高速切削机床结构 709
13.1.3高速切削对刀具的要求 712
13.1.4高速切削对工艺的要求 713
13.1.5高速切削在航空航天制造业中的应用 714
13.2激光切割技术 718
13.2.1激光切割机 719
13.2.2激光与材料相互作用引起的物态变化 722
13.2.3激光切割的机理 723
13.2.4激光切割技术的应用 724
13.3激光焊接 725
13.3.1激光焊接技术简介 725
13.3.2激光深熔焊接的小孔效应 726
13.3.3激光焊接技术应用 727
13.4摩擦搅拌焊接 728
13.4.1摩擦搅拌焊接技术简介 728
13.4.2摩擦搅拌焊接原理及工艺特点 730
13.4.3摩擦搅拌焊接应用和前景 732
13.5喷丸成形 734
13.5.1喷丸成形简介 734
13.5.2喷丸成形机理 735
13.5.3喷丸成形设备 737
13.5.4喷丸成形技术应用 738
13.6挤压成形 739
13.6.1挤压成形技术发展概况 739
13.6.2挤压成形的分类 740
13.6.3挤压成形设备 741
13.6.4铝合金挤压成形工艺 741
13.6.5挤压成形在航空航天领域的应用 743
13.7滚弯成形 744
13.7.1滚弯成形简介 744
13.7.2滚弯成形工艺特点 746
13.7.3滚弯成形设备 747
13.7.4柔性滚弯技术 748
13.8蠕变成形 751
13.8.1高温蠕变概述 751
13.8.2蠕变曲线 751
13.8.3蠕变速率方程和蠕变激活能 751
13.8.4蠕变机制 752
13.8.5蠕变在零件成形中的应用 753
13.9化学铣切 754
13.9.1化学铣切简介 754
13.9.2化学铣切保护涂料 755
13.9.3化学铣切的应用 756
思考题 757
参考文献 757
第14章 大型结构件加工变形控制技术 759
14.1大型结构件应用及特点 759
14.2结构件数控加工变形情况 762
14.2.1影响变形的主要因素及相关研究方向 763
14.2.2研究手段 766
14.2.3典型结构件的加工过程及变形影响因素分析 767
14.3面向零件变形分析的切削仿真技术 772
14.3.1接触分析方法 773
14.3.2静态单元生死方法 775
14.3.3连续单元生死方法 775
14.3.4综合分析方法 776
14.3.5切削仿真方法选择的原则 777
14.4加工变形控制措施 779
14.4.1加工前处理措施 779
14.4.2加工中控制措施 781
14.4.3加工后校正措施 784
14.5高效切削及其他成形技术减少变形 785
14.5.1高速切削 786
14.5.2大型壁板的成形技术 787
14.5.3大型壁板精确加工技术 789
14.6基于加工仿真的结构优化设计 790
14.6.1结构优化的发展及应用 790
14.6.2考虑加工的拓扑优化 792
14.6.3基于加工仿真的拓扑优化方案 794
思考题 802
参考文献 803
第15章 飞机数字化装配技术 804
15.1数字化装配技术的发展与趋势 804
15.1.1飞机装配的特点 804
15.1.2我国飞机装配现状 805
15.1.3数字化装配技术在世界航空业中的发展 806
15.1.4数字化装配技术相关概念 809
15.1.5先进的飞机数字化装配关键技术内容 810
15.2三级阶段的飞机装配方法 826
15.2.1飞机装配的三个阶段 826
15.2.2基于特征的零组件级直接装配方法 827
15.2.3部件级数字化装配方法 829
15.2.4部段对接数字化装配方法 843
15.2.5阵列式精确装配技术 854
15.3飞机装配中的数字化测量系统 857
15.3.1数字化测量系统的需求与发展 857
15.3.2计算机辅助测量样机设计系统环境 866
15.3.3测量系统环境 873
15.3.4测量使用系统环境 879
15.4数字化装配方案实例 884
15.4.1概述 884
15.4.2总装对接过程及对接工装 887
15.4.3部段装配及型架调整 891
思考题 893
参考文献 893
第16章 制造数字化与企业精益化 896
16.1制造企业面临的挑战 896
16.1.1一次技术革命 896
16.1.2并行工程的发展 897
16.1.3由PDM到PLM 899
16.2企业的战略性措施 901
16.2.1充分认识信息化工程实施的艰巨性 901
16.2.2数字化与精益化并重 903
16.2.3以人为本 903
16.2.4过程驱动 904
16.2.5企业的变革模型 905
16.3精益生产原理 908
16.3.1精益生产的发展 908
16.3.2精益生产定义 909
16.3.3主要精益理念 909
16.3.4价值流分析 915
16.3.5生产组织和流程再造 918
16.3.6精益生产目标 920
16.4精益生产系统的实施 922
16.4.1精益生产系统 922
16.4.2精益生产实施步骤 934
16.4.3波音公司实施实例 936
16.5基于精益化的动态可重构信息系统 945
16.5.1 IT发展与信息组织环境 946
16.5.2生产数据中心 947
16.5.3网络规划 951
16.5.4系统规划与集成 951
16.5.5企业信息系统框架 952
16.5.6企业信息系统现实需求 955
思考题 957
参考文献 958
缩略语表 960