飛機工裝設(shè)計制造技術(shù)探究

高廣為

摘 要：隨著我國飛機工裝技術(shù)的不斷發(fā)展，對于飛機生產(chǎn)效率的提升逐漸重視，但是在以往的設(shè)計裝配中，難免會遇到零部件裝配與設(shè)計不合理的現(xiàn)象，本文就飛機工裝設(shè)計制造技術(shù)展開分析，希望對于我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起到積極促進的作用。

關(guān)鍵詞：飛機工裝；工裝設(shè)計；設(shè)計制造技術(shù)；柔性化

飛機工裝設(shè)計制造，在結(jié)構(gòu)剛度、尺寸方面的要求較高，為了保證其工作的效率，采用了一系列成套工藝裝備，對此在研制階段花費的成本較大。但同時當(dāng)前的飛機工裝設(shè)計制造技術(shù)，并不能滿足于飛機研制生產(chǎn)的需求，對其發(fā)展產(chǎn)生了制約，所以加強新數(shù)字柔性裝配技術(shù)的研究，實現(xiàn)工裝設(shè)計、管理信息等的集成，減少工裝數(shù)量，提高其制造效率是非常有必要的。

1 飛機工裝設(shè)計制造的特點

第一，受到模擬量傳遞研制方法應(yīng)用的影響，導(dǎo)致其工裝與自身之間、與零部件之間的協(xié)調(diào)性要求較多，且關(guān)系比較復(fù)雜。第二，飛機零組件需要多種工裝進行實現(xiàn)，同時不同工裝用于不同的制造工序，對此飛機工裝的種類較多，數(shù)量大且研制的時間較長。第三，工裝決定著飛機制造的質(zhì)量，對此對于飛機工裝的質(zhì)量、精度要求等要高于零組件質(zhì)量。第四，工裝與其飛機制造效率的提高有著直接的關(guān)系。

2 飛機工裝設(shè)計制造技術(shù)

2.1 工裝柔性化

柔性裝配技術(shù)，是國外一些大型航空企業(yè)常應(yīng)用的技術(shù)，其不僅縮短生產(chǎn)周期，同時也降低了飛機工裝制造的成本。柔性裝配工裝是以產(chǎn)品數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系模塊為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)其自動重組，直接規(guī)避了產(chǎn)品設(shè)計制造中，由于指定裝配型架應(yīng)用而帶來的經(jīng)濟負擔(dān)。

2.2 工裝數(shù)字化

工裝數(shù)字化，包含工裝數(shù)字化設(shè)計，工裝數(shù)字化制造以及工裝數(shù)字化檢測幾方面內(nèi)容；第一，工裝數(shù)字化設(shè)計，是借助三維數(shù)字化環(huán)境，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)零組件、預(yù)裝配設(shè)計的數(shù)字化。第二，工裝模型的數(shù)字化設(shè)計，借助數(shù)字化制造，實現(xiàn)主要特征型面等的數(shù)字化加工裝配。第三，工裝數(shù)字化檢測，借助數(shù)字化檢測設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)計制造工裝過程的數(shù)字化檢驗。

2.3 工裝研制速度

針對于工裝研制速度的研究，有利于我國飛機工裝研制發(fā)展瓶頸的突破，要想保證其快速設(shè)計、快速制造，需要加強建立各種快速設(shè)計的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)工裝設(shè)計效率的分析。同時更要注重工裝典型結(jié)構(gòu)的模塊化分析，在此基礎(chǔ)上進行加工制造，從而提高其加工、裝配效率。

3 柔性工裝關(guān)鍵技術(shù)

第一，柔性工裝模塊化技術(shù)；柔性工裝工藝裝備，由不同的可重構(gòu)的模塊化單元組成，不同單元反映著指定的工裝功能，不同的模塊還能夠獨立被設(shè)制成模塊集，按照實際裝配制造現(xiàn)狀，從裝配集中擇優(yōu)應(yīng)用模塊元實現(xiàn)工裝重構(gòu)柔性化設(shè)計。第二，柔性工裝夾緊定位技術(shù)；工裝的柔性化能夠體現(xiàn)出其夾緊定位機構(gòu)的反映能力。根據(jù)裝配對象夾緊方式、結(jié)構(gòu)的實際情況，擇優(yōu)應(yīng)用夾緊定位方案。第三，柔性工裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)；優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是以裝配要求為基礎(chǔ)，對其工裝結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)化。第四，柔性工裝仿真測試技術(shù)；在柔性工裝設(shè)計后，通常對結(jié)構(gòu)部件進行力學(xué)仿真分析，以校核其強度，剛度。同時，結(jié)合輕量化技術(shù)，需要對其裝配工裝、工具等結(jié)構(gòu)特點進行分析，對其柔性工裝結(jié)構(gòu)進行簡化，從而實現(xiàn)其精確快速仿真。同時還包括、柔性工裝先進控制技術(shù)、柔性工裝集成技術(shù)、柔性工裝快速裝配技術(shù)、3D仿真技術(shù)等。

4 飛機工裝制造數(shù)字化技術(shù)體系

4.1 數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的需求

其需求主要體現(xiàn)在以下三點；第一，來自飛機制造數(shù)字化體系的需要；通過對于工裝數(shù)字化快速設(shè)計的分析，實現(xiàn)了其工裝與飛機設(shè)計的并行，對于飛機數(shù)字量傳遞體系的構(gòu)建起到積極促進的作用。第二，是來自降低工裝數(shù)量，以及來自飛機柔性化設(shè)計的需求；在以往制造下的飛機工裝系數(shù)在0.5、1.5左右，增加了工裝的制造數(shù)量。國外一些先進國家工裝數(shù)量，要比我國少30%左右，對此可見降低工裝數(shù)量，可以適當(dāng)?shù)慕档推涑杀?。同時柔性化工裝設(shè)計制造技術(shù)的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化工裝器件的應(yīng)用，不僅能夠高其制造的柔性化，同時也大大的降低了工裝制造的成本、周期以及工裝的數(shù)量。第三，來自工程質(zhì)量的提升，以及制造周期的縮減需求；以往的工裝制造方法，整個工期研制過程，占到飛機制造的1/3，同時工裝的返修率達到了近30%。采用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，以及3D仿真技術(shù)，實現(xiàn)了公布設(shè)計與管理信息的共享，有效的降低了其返修率、制造的周期和和成本。

4.2 飛機工裝數(shù)字化技術(shù)方案

其整體方案如圖1所示；

借助PDM的飛機工裝數(shù)字化設(shè)計制造協(xié)同集成平臺，開發(fā)工裝快速設(shè)計系統(tǒng)、基于PDM的工裝CAPP系統(tǒng)、工裝MES系統(tǒng)，集成工藝仿真軟件。使得工裝的設(shè)計制造借助數(shù)字化柔性化設(shè)計技術(shù)的同時，更好的縮小與國外先進國家之間的差距。

5 總結(jié)

綜上所述，采取先進的數(shù)字化柔性化工裝設(shè)計制造技術(shù)是非常有必要的，從而更好的突破研制過程中的瓶頸、工裝結(jié)構(gòu)不完善、工裝設(shè)計水平不高等常見的問題；在提高工作效率的同時，更好的降低工作周期、制造成本、返修率等。

參考文獻

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[3]李桂東.復(fù)合材料構(gòu)件熱壓罐成型工裝設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2010.

（作者單位：沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司 工裝設(shè)計所）