信息化与虚拟机床

随着信息化技术的发展，航空产品的研制也正在从实体制造验证向虚拟制造验证的方向转变。虚拟制造是一种广义概念，但从习惯性和狭义角度也可将虚拟制造理解为：利用虚拟现实技术在计算机上完成产品的成型、加工和装配过程。虚拟制造技术的发展填补了CAD/CAM技术和生产管理活动之间的鸿沟，使人们在真实产品生产前，就可以在计算机上虚拟地进行产品成型、加工、装配和测试，减少试切、试装次数，及时发现工艺过程、作业计划、生产调度及加工质量方面的问题。虚拟加工实现的关键是在提供的虚拟工作环境下，对不同的加工方法建立由机床、刀具、工装组成的加工系统的运动学、动力学模型及误差分析模型。虚拟装配利用VR技术构建的多模式（包括视、听、触等）交互装配仿真环境，由装配规划人员交互地建立产品零部件的装配顺序和装配路径及确定工、夹具和安装方法，可视化地比较不同的装配工艺过程，在不进行实物试装的情况下，人机协同地对产品的可装配性问题进行全面、精确的检查和分析，尽可能早地发现并解决潜在的装配问题。

虚拟机床是使用软件元素工具包构建的，包括机床的三维模型、加工仿真软件、软件内核和控制器的人机界面软件。虚拟机床能减少机床的非生产性时间。虚拟机床的成本仅相当于实际机床的零头，但非常逼真，可以用于减少实际机床的非生产时间。利用虚拟机床技术，可以提高加工效率，保证数控编程质量，减少数控技术人员与操作人员的工作量和劳动强度，提高数控编程制造加工一次成功率，缩短产品设计和加工周期，提高生产效率。

传统航空产品制造是以二维工程图纸为依据。随着数控及CAD/CAM等相关软硬件技术的发展，大量新产品研制都已引入二维和三维结合的数字化制造技术。但从产品设计、工艺工装、数控编程及检测等环节中仅包含几何信息的三维数字模型的应用效果并不理想，其重复工作量大，数据不唯一。基于模型定义（MBD）技术通过集成的三维实体模型来完整表达产品信息，详细规定了三维实体模型中产品的尺寸、公差标注规则和工艺信息。全面实施MBD对于提升航空产品制造水平、缩短制造周期、降低制造成本、提高产品质量有着重要意义。产品数据管理（PDM）则是对企业全生命周期产品数据、资源与业务流程进行整体优化管理的一种信息技术，是产品数字化制造的技术平台。它以产品数据为核心，是其他各种软件工具和分析、管理工作的集成环境与基础。它能提供一种结构化的方法，有效、有规则地存取、集成、管理、控制产品数据和数据的使用流程。PDM系统提供的版本管理功能能够保证所有参加同一项目的员工采用单一数据来工作，并且是及时和最新的数据，确保设计过程数据的一致性，减少设计中重复和更改次数。

综上所述，航空产品与机床设备的发展是一种相互依存且相互促进的关系。从100多年前第一架飞机升空飞行伊始，人类从来没有停止过探索飞行奥秘的脚步。对于航空产品性能的不断追求对机床设备在精密、高效、环保与智能化等方面提出了更高的要求。同时，各类新技术及新工艺的不断应用也在不断推进航空产品与机床设备技术水平的提升，从而促进社会整体科技水平的不断进步。

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