课程介绍


飞机是一个庞大而复杂的、驶离地面的飞行器系统,是人类制造的一种最复杂的高技术产品。现代飞机具有外形气动要求严格、设计更改频繁、产品构型众多、零件材料和形状各异、内部结构复杂、空间十分紧凑、各类系统布置密集和零组件数量巨大等特点。因此,飞行器制造技术是难度大、工程艰巨、协作面广、管理困难,并需要投入巨额资金的综合性高技术产业,长期以来飞机制造业总是反映着人类的最新科学技术成就。近年来,计算机技术尤其是数字化技术及其应用发展迅速,已渗透到制造技术的各个环节中,使传统的飞机制造技术发生了根本性的变革。为适应飞行器制造技术的发展,《飞行器数字化制造技术》课程应运而生。

《飞行器数字化制造技术》课程是飞行器制造工程专业的主干课程。通过本课程的学习,使学生掌握现代飞行器制造技术的基础知识、基本理论和方法,了解数字化制造的基本概念和流程,了解数字化设计制造技术的最新进展等。通过教学,培养学生分析解决飞机制造中问题的能力,培养学生熟练掌握和运用数字化技术的能力。并通过实践性教学环节的训练,培养学生工程实践能力。

本课程配备了具有丰富教学经验的优秀师资力量,以课堂理论教学为主,开设课程设计,调动学生主动学习的热情。

《飞行器数字化制造技术》课程教学共64学时,以理论教学为主。课程以产品数字建模(包括产品的几何与结构、制造工艺与管理信息、数字测量等内容)为主线,重点介绍飞机产品数字建模技术,并行工程及其实施方法,飞机构型定义、控制和制造资源管理,飞机产品数据的生成、传递、拓延和管理,工程数据集的结构和管理,飞机结构件与工装数字建模方法,飞机制造工艺信息和工艺流程设计,数字测量技术及其应用等。作为数字化制造技术的基础,介绍飞机制造基础技术,包括飞机结构和工艺特点、基本制造工艺、有关飞机产品定义的模拟量传递方法体系、飞机制造工艺装备等。此外,还介绍飞行器制造技术的最新发展、新思想和新概念,如虚拟制造技术、基于网络的设计制造技术、数字化工厂、精益生产、新材料新结构制造技术等。

数字化技术是迅速发展的新技术,其内容在不断拓展,国内外应用日渐广泛。因此,本课程的内容并不是一成不变的,新的概念、思想和方法会不断地汇集其中,学生在课堂学习的同时,应在教师指导下,通过计算机网络、杂志、多媒体资料等学习有关数字化技术的最新内容。

本课程配有多媒体课件,供课堂教学和学生课后复习之用。

教师介绍

 姓名  周来水

 导师类别  博士生导师

 性别  

 职称  教授

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 姓名  安鲁陵

 导师类别  硕士生导师

 性别  

 职称  副教授

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 姓名  庄海军

 导师类别  硕士生导师

 性别  

 职称  副教授

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 姓名  卫炜

 导师类别  

 性别  

 职称  讲师

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学习方法
一、课程学习要求

通过《飞行器数字化制造技术》课程课堂教学和课外学习,要求掌握飞机产品数字建模技术的主要内容,包括产品的几何与结构、制造工艺与管理信息、数字测量等。掌握并行工程的定义、概念、应用及实施方法。掌握飞机构型定义、控制和制造资源管理的基本概念、定义和应用。掌握飞机产品数据的生成、传递、拓延和管理技术。了解当今主流CAD软件――CATIA,包括其功能、系统体系结构、二次开发环境等。掌握工程数据集的结构和管理,飞机结构件与工装数字建模方法,飞机制造工艺信息和工艺流程设计,数字测量技术及其应用等。通过飞机制造基础技术内容的学习,掌握飞机结构和工艺特点、基本制造工艺、有关飞机产品定义的模拟量传递方法体系、飞机制造工艺装备等知识。同时,还要学习飞行器制造技术的最新发展、新思想和新概念,如虚拟制造技术、基于网络的设计制造技术、数字化工厂、精益生产、新材料新结构制造技术等。


二、课程学习难点

飞机研制工作的特殊要求、飞机结构及工艺性

飞机制造的互换协调,典型的尺寸传递体系

装配工艺装备的设计和制造

产品数字建模技术及其应用

并行产品定义CPD,并行工程的产品建模

DCAC/MRM工作原理

硬件可变性控制HVC

数字化预装配,在并行工程环境下的结构设计

飞机制造工艺流程设计

虚拟设计制造技术,基于网络的设计制造技术、数字化工厂

数字测量技术及其应用


三、课程学习特点

《飞行器数字化制造技术》课程教学共64学时,以理论教学为主。课程少有数学公式推导,内容以基本概念和基本方法为主,涉及到大量的术语。与高等数学、物理等基础课程和材料力学等技术基础课程不同,本课程着重培养学生理论联系实际,解决实际问题的能力。尽管概念、术语数量多,但并不要求死记硬背,而是在理解的基础上融会贯通,举一反三。并且通过了解波音等著名飞机制造企业在数字化设计制造中的做法,进行思考,充分汲取其经验。另外,通过对不断发展的数字化技术的学习,培养跟踪国际先进技术的能力。

 
实验指导
序号 实验项目 学时 实验目的及主要内容 实验类型 备注
1 CAD 5 掌握CAD软件基本功能,包括零件几何造型、模具设计、装配设计等 上机  
2 CAM 5 掌握CAM软件基本功能,包括数控加工编程,数控加工仿真等 上机  
3 飞机装配型架设计 10 利用CAD/CAM软件,设计飞机机翼的装配型架,包括零件模型和装配模型等 上机  
指定教材
《现代飞机制造技术》
作 者:范玉青
出 版 社:北京航空航天大学出版社
出版日期:2001.6
 
教学大纲 vs 教学计划
   
   

教学大纲

 

教学计划

   
 
授课教案下载
 
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作业习题

 

第一章 飞机制造技术基础 
01、 简述我国启动和实施飞机制造业数字化工程的意义。
02、 产品数字化定义DPD的特点是什么?
03、 产品数字化定义模型包括哪些内容?
04、 什么是数字化预装配?
05、 试述并行工程技术的研究范围。
06、 国外在飞机制造业应用三维数字化技术大至可分为哪三个阶段?
07、 未来的数字化产品制造企业应具有哪些特征?
08、 为什么说飞机制造业是现代科技与现代工业之花?
09、 对飞机的要求主要有哪些?
10、 简述飞机总体设计的内容。
11、 简述飞机结构设计的内容。
12、 飞机机身的功用是什么?
13、 按照机身的功用,分析对机身的要求。
14、 飞机机翼的功用是什么?
15、 什么是跨音速面积律?
16、 机身的结构形式分半硬壳式和硬壳式,试分析其优缺点和适用场合。
17、 机身框的作用是什么?主要有哪些构造型式?
18、 起落架的主要功用是什么?其结构类型有哪些?
19、 机翼的基本受力构件包括哪些?
20、 目前飞机上采用的增升装置有哪些?
21、 垂尾的主要作用是什么?主要由哪些构件组成?
22、 平尾的主要作用是什么?主要由哪些构件组成?

第二章 飞机制造中的尺寸传递体系及其实现
01、 简述飞机制造的主要阶段及样机在制造工程中的作用。
02、 传统飞机制造技术的主要特点是什么?
03、 分析飞机结构设计的形状协调应注意的问题。
04、 分析飞机结构设计的基本要求。
05、 分析飞机的结构特点及其飞机制造的特殊性。
06、 什么是设计分离面?
07、 什么是工艺分离面?
08、 在飞机机体设计中为什么要进行结构分解,即把结构按分离面进行划分?
09、 分析部件分解为段件,段件分解为板件的技术经济意义。
10、 飞机装配准确度的要求主要包括哪些内容?
11、 什么是互换?什么是协调?
12、 试述制造准确度和协调准确度的定义和它们之间的关系。
13、 什么是模线?什么是理论模线?什么是结构模线?
14、 什么是样板?其作用是什么?
15、 说明装配基准和装配定位方法。
16、 飞机装配工艺设计的主要内容及应注意的问题是什么?
17、 工艺基准包括哪些基准?
18、 在选择定位基准和装配基准时应遵循什么原则?
19、 在飞机制造中有哪些主要的互换要求?
20、 三种尺寸传递原则的各自特点及其应用是什么?
21、 模线样板在协调系统中起什么作用?
22、 现阶段我国飞机工厂常用的协调系统是什么?试作一分析。
23、 由模拟量尺寸传递体系向数字量尺寸传递体系过渡中应解决哪些问题?

第三章 飞机制造工艺装备
01、 在传统的飞机制造中,工艺装备的作用和分类有哪些?
02、 确定飞机制造工艺装备时应考虑哪些因素?
03、 在传统的飞机制造中,有哪些标准工艺装备?它们起什么作用?
04、 主要装配工艺装备有哪些? 说明各自功能。
05、 在传统的飞机制造中,装配型架是怎样安装并保证协调的?
06、 说明现代飞机制造中数字量传递的协调方法。
07、 采用以数字量传递为主的协调方法后,对飞机生产准备工作有说明影响?

第四章 飞机产品数字建模技术
01、 产品几何建模的种类及其特点有哪些?
02、 产品数字模型包括哪些内容?
03、 产品特征的分类及其作用是什么?
04、 产品数字化模型在飞机设计和制造过程中的特殊意义是什么?
05、 波音公司的产品数字建模技术应用包括哪些内容?
06、 基于产品数字建模的制造工程的内容有哪些?
07、 阐述基于数字化产品定义的制造工程计算机系统的框架结构及其内容。

第五章 并行工程及其在飞机制造中的应用
01、 阐述并行工程中信息流和物料流的关系。
02、 说明并行工程轮的内容及作用。
03、 并行工程的关键技术及其作用是什么?
04、 说明波音公司IPT组的结构。
05、 说明波音公司实施并行工程的工作环境和工具。
06、 说明IPT和职能部门的各自职责。
07、 实施并行工程要解决哪些关键问题?

第六章 飞机构形定义、控制和制造资源管理
01、 波音公司实施DCAC/MRM项目的原因是什么?
02、 波音公司实施DCAC/MRM项目涉及哪些方面?
03、 波音公司怎样简化飞机构型管理?
04、 单一产品数据源的内容和作用是什么?
05、 说明DCAC/MRM大体工作过程。
06、 DCAC/MRM项目的实施应采取哪些措施?

第七章 飞机产品数据生成、传递、拓延和管理
01、 飞机产品工艺总方案大体应考虑哪些问题?
02、 说明硬件可变性控制HVC的内容及其作用。
03、 综合工作说明IWS应包括哪些内容?
04、 IWS是怎样形成的?它起什么作用?
05、 APL系统是如何工作的?阐述它在设计制造工程系统中的地位。
06、 APL表是如何构成的?表中包含哪些内容?
07、 阐述APL表在飞机制造中的地位和作用。
08、 简述数据集在数字化产品定义中的作用。
09、 种子模型包括哪些主要内容?

第八章 CATIA
01、 简述CATIA系统的体系结构。
02、 简述CATIA的基本功能。
03、 简述CATIA系统建模的基本过程。
04、 什么是B-rep模型?什么是CSG模型?
05、 简述CATIA二次开发平台及其主要特点。

第九章 飞机结构件与工艺装备数字建模
01、 在进行产品的数字化建模过程中应该注意哪些问题?
02、 主尺寸表面的作用及其相应数据集的结构是怎样的?
03、 简述数字化预装配过程。
04、 在波音公司的产品设计中,哪些地方体现了并行工程的思想?
05、 在进行工艺装备的数字化建模过程中应该注意哪些问题?

第十章 飞机制造工艺信息和工艺流程设计
01、 制造工艺文件的分类、用途以及编制依据是什么?
02、 什么是一号流程?包含哪些内容?
03、 简述制造计划和制造方案的内容,并对二者加以比较。
04、 简述飞机制造工艺流程设计的步骤和方法。
05、 装配工艺树是如何生成的?需要遵循什么原则?
06、 工艺流程时间是如何确定的?

第十一章 数字化设计制造新技术
01、 简述虚拟设计制造系统的基本原理和组成。
02、 简述基于网络的设计制造流程。
03、 简述复合材料的定义和分类。
04、 简述钛合金在飞机制造中的应用。
05、 钛合金的切削性如何?
06、 钛合金的成型性如何?
07、 技术数字化工厂的工作原理。

第十二章 数字测量技术及其应用
01、 三坐标测量机的适用范围是什么?
02、 三坐标测量机的工作原理是什么?
03、 三坐标测量机的机械系统包括哪些组成部分?
04、 CAT测量系统的组成及其特点是什么?
05、 试述非接触式测量技术及其应用的发展前景。
 

 

参考文献

 

第一章 飞机制造技术基础
[1] 牛春匀. 实用飞机结构设计(上、下册). 北京: 国防工业出版社, 1991
[2] 杨景佐, 曹明. 飞机总体设计. 北京: 航空工业出版社, 1991
[3] 王云渤等. 飞机装配工艺学. 北京: 国防工业出版社, 1990
[4] 姚任远, 蔡青等. 飞机装配技术. 北京: 国防工业出版社, 1993
[5] 巴布什金 A И. 飞机结构装配方法. 北京: 航空工业出版社, 1990

第二章 飞机制造中的尺寸传递体系及其实现
[1] 程宝蕖. 飞机制造协调准确度与容差分析. 北京: 航空工业出版社, 1987
[2] 程宝蕖, 崔赞斌. 飞机制造互换协调技术. 北京: 国防工业出版社, 1990
[3] 王云渤等. 飞机装配工艺学. 北京: 国防工业出版社, 1990
[4] 唐荣锡. 计算机辅助飞机制造. 北京: 航空工业出版社, 1993
[5] 李永根. 修配法装配中零件制造与装配协调剖析.航空工艺技术, 1995(4)

第三章 飞机制造工艺装备
[1] 王云渤等. 飞机装配工艺学. 北京: 国防工业出版社, 1990
[2] 薛振海, 赵振亚. 飞机工艺装备设计与制造. 北京: 国防工业出版社, 1992
[3] 刘忠梁.飞机装配协调互换问题与装配型架设计安装. 北京: 航空工业出版社, 1991
[4] 季鹏斌, 黄永江等. 飞机生产准备技术的发展. 航空制造工程, 1997(1)
[5] 郑国磊等. 飞机装配型架CAD系统.航空制造工程, 1996(9)

第四章 飞机产品数字建模技术
[1] 唐荣锡. CAD/CAM技术. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1994
[2] 唐荣锡. 计算机辅助飞机制造. 北京: 航空工业出版社, 1993
[3] 范玉青等. CAD软件设计. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1996
[4] 陈祝林. 产品设计与三维CAD系统. 上海: 同济大学出版社, 1996
[5] BCAG. Preferred process overview――3D digital product definition, 1989

第五章 并行工程及其在飞机制造中的应用
[1] BCAG. Preferred process overview――3D digital product definition, 1989
[2] BCAG. IPT roadmap, 1994
[3] Trego L. Concurrent engineering tools. Aerospace Engineering, 1996(9)
[4] 范玉青. 波音公司的并行产品定义工作方式. 航空计算机应用, 1997(11)
[5] 邓宏筹.并行工程及敏捷制造. 航空工艺技术, 1996(2)

第六章 飞机构形定义、控制和制造资源管理
[1] 范玉青. DCAC/MRM――新世纪航空航天制造业发展方向(上). 航空制造技术, 2001(1)
[2] 范玉青. DCAC/MRM――新世纪航空航天制造业发展方向(下). 航空制造技术, 2001(2)
[3] 杨玺. 基于单一产品数据源的飞机制造信息管理研究. 北京航空航天大学博士学位论文, 1999
[4] 范玉青. 波音公司DCAC/MRM计划. 航空计算技术, 1998(3)
[5] BCAG. DCAC/MRM new business processes-release A1. Supplier Symposium, 1998

第七章 飞机产品数据生成、传递、拓延和管理
[1] BCAG. Hardware variability control, 1996
[2] BCAG. Integrated work statement (IWS) document, 1994
[3] 杨玺, 范玉青. APL表及其在飞机制造中的应用. 航空工艺技术, 1998(6)
[4] 杨玺, 范玉青.飞机构型控制技术初探. 北京航空航天大学学报, 2000(3)
[5] BCAG. 波音制图标准, APL-自动零件表.沈阳飞机工业集团内部资料, 1996

第八章 CATIA
[1] IBM. CATIA技术手册. IBM公司内部资料, 1997
[2] 航空工业总公司603所. CATIA建模手册. 航空工业总公司603所内部资料, 1998
[3] http://plm.3ds.com/products-solutions/brands/CATIA/
[4] http://plm.3ds.com/products-solutions/brands/CAAV5/
[5] http://www-900.ibm.com/cn/industry/plm/catia/index.shtml

第九章 飞机结构件与工艺装备数字建模
[1] 杨旭东.结构件通用建模手册. 航空工业总公司603所内部资料, 1996
[2] 上海飞机制造厂. 飞机总体设计. 北京: 航空工业出版社, 1991
[3] BCAG. Boeing drafting standars-CAD dataset classification,notes and revisions, 1994
[4] BCAG. Boeing drafting standars-CATIA 3D model construction-general, 1997
[5] BCAG. Boeing drafting standars-CATIA drafting standards system, 1997

第十章 飞机制造工艺信息和工艺流程设计
[1] 杨玺, 范玉青.波音飞机装配工艺流程数据的来源与流动. 航空工艺技术, 1998(6)
[2] 杨玺. 基于单一产品数据源的飞机制造信息管理研究. 北京航空航天大学博士学位论文, 1999
[3] 乐子生. 关于飞机制造/装配流程的研究与探讨. 北京航空航天大学硕士论文, 1997
[4] 沈阳飞机工业(集团)有限责任公司. 工业工程在零件制造中的应用. 公司内部资料, 1995
[5] 沈阳飞机工业(集团)有限责任公司. 波音737-700 48段项目资料. 公司内部资料, 1998
 

 

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