飛機(jī)制造中數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的運(yùn)用分析

石鑫

摘要：數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義的提出，是以原有協(xié)調(diào)方法作為前提條件，主要在飛機(jī)制造內(nèi)應(yīng)用，屬于新興協(xié)調(diào)方法。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝在實(shí)際應(yīng)用時，是以數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)與數(shù)字化測量系統(tǒng)作為基礎(chǔ)條件，有效替代實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)工裝，推動飛機(jī)零件及裝配工件現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)，有效解決飛機(jī)不同部位上存在的協(xié)調(diào)問題，縮短飛機(jī)工件生產(chǎn)制造時間。借助數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝實(shí)際應(yīng)用案例，可以有效彰顯出其具備的優(yōu)越性，提升零件制造獨(dú)立性，提升飛機(jī)可維護(hù)性能，推動飛機(jī)制造進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝；互換協(xié)調(diào)；飛機(jī)制造

飛機(jī)裝配主要難題就是零部件在裝配內(nèi)所存在的互換協(xié)調(diào)問題，該問題在新型飛機(jī)研制上更加突出。產(chǎn)品互換協(xié)調(diào)一旦出現(xiàn)問題之后，非常容易造成反攻擊及產(chǎn)品質(zhì)量問題，這樣就延長了飛機(jī)生產(chǎn)制造時間。為了能夠有效解決飛機(jī)裝配所存在的互換協(xié)調(diào)問題，研究人員提出了數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝在實(shí)際應(yīng)用內(nèi)，可以讓零件互換協(xié)調(diào)發(fā)生本質(zhì)性轉(zhuǎn)變，并且降低飛機(jī)研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)成本，縮短飛機(jī)研發(fā)時間，提升飛機(jī)經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

1數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝概念

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝實(shí)際主要由兩部分構(gòu)成，分別為產(chǎn)品協(xié)調(diào)部位尺寸及幾何形狀、數(shù)學(xué)模型，還可以成為產(chǎn)品數(shù)字化建設(shè)的模型一部分，可以為工裝生產(chǎn)制造提供數(shù)字化保證。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義及應(yīng)用在飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計內(nèi)應(yīng)用，為飛機(jī)設(shè)計制造提供了全新協(xié)調(diào)手段。

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工件在實(shí)際應(yīng)用時，可以保證工裝、零組件在幾何形狀及尺寸之間相互轉(zhuǎn)換，并且借助自身所具備的技術(shù)手段，推動產(chǎn)品數(shù)字化建設(shè)，構(gòu)建專門測量系統(tǒng)。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝本質(zhì)就是借助三維模型協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換功能，為工裝及定位器數(shù)字化協(xié)調(diào)設(shè)計及研發(fā)提供依據(jù)保證，保證不同產(chǎn)品及工裝之間可以相互協(xié)調(diào)，設(shè)計效果與實(shí)物之間并不存在任何差別。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義在實(shí)際應(yīng)用中主要可以分為三種形式，分別為三維數(shù)學(xué)模型、數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義模型及數(shù)字量規(guī)。

2以數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義為協(xié)調(diào)依據(jù)的生產(chǎn)工裝設(shè)計及制造

數(shù)字化協(xié)調(diào)方式應(yīng)用時，工裝協(xié)調(diào)特征拾取主要為零件工裝及裝配工裝的設(shè)計手段，可以有效協(xié)調(diào)不同工裝在相對協(xié)調(diào)部位特點(diǎn)。零件工裝在設(shè)計完畢之后，設(shè)計結(jié)果需要儲存到針對性零件工裝數(shù)據(jù)庫內(nèi)，裝配工件在設(shè)計完畢之后，設(shè)計結(jié)果需要儲存到針對性裝配工裝數(shù)據(jù)庫內(nèi)。就以蒙皮壁板成形膜及裝配工裝所應(yīng)用的定位器及卡板來說，在對其數(shù)字化設(shè)計協(xié)調(diào)流程內(nèi)，以數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝作為定義，協(xié)調(diào)壁板及骨架零件之間矛盾，保證定位器裝配及成形模相互裝配。數(shù)字化協(xié)調(diào)方式在實(shí)際應(yīng)用時，可以有效替代表面標(biāo)準(zhǔn)樣件，但是在樣件部分位置上所應(yīng)用的材料相對特殊，進(jìn)而依舊需要應(yīng)用實(shí)物標(biāo)工生產(chǎn)，以協(xié)調(diào)數(shù)字化設(shè)計制造形式生產(chǎn)。這種協(xié)調(diào)方式也是數(shù)字化設(shè)計制造和原有協(xié)調(diào)形式之間結(jié)合的產(chǎn)物，也是劃分二者之間差別主要手段。

3數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝數(shù)據(jù)流

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝數(shù)據(jù)流是以產(chǎn)品數(shù)字化定義所具有的工程數(shù)據(jù)集作為源頭，也就是在數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝在構(gòu)建模型之后，儲存到針對性裝配工裝數(shù)據(jù)庫內(nèi)，進(jìn)而以協(xié)調(diào)作為依據(jù)，完成裝配工裝操作。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝關(guān)鍵部位在協(xié)調(diào)處理之后，可以為裝配工裝及零件工裝相互協(xié)調(diào)提供指導(dǎo)設(shè)計，進(jìn)而按照關(guān)鍵部位協(xié)調(diào)工裝生產(chǎn)制造形式，完成工裝定位器及零件工裝設(shè)計制造實(shí)際要求，最后按照數(shù)字化測量系統(tǒng)實(shí)際情況，完成工裝定位器裝配工裝實(shí)際要求。

4數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的定義及應(yīng)用實(shí)例

本文以兩種不同形式數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝作為研究案例，對數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

4.1數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝建模的定義方式

某型號飛機(jī)中后機(jī)身及后段部位在對接時，借助數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝建模定義形式完成相互協(xié)調(diào)，也就是數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義另外建模，并不是按照工程數(shù)據(jù)集進(jìn)行應(yīng)用。

4.1.1數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義

飛機(jī)中后機(jī)身及后段分別由不同生產(chǎn)企業(yè)制造完畢，因此飛機(jī)中后機(jī)身及后段對接接頭在制造時，也都分別由相對應(yīng)企業(yè)制造。為了保證飛機(jī)中后機(jī)身及后段可以精確完成協(xié)調(diào)對接，二者之間對接接頭應(yīng)該遵循相同數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義完成協(xié)調(diào)操作。但是由于二者對接接頭并不是產(chǎn)品，而是隸屬于工裝范圍，就需要借助數(shù)字化建模形成表示數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義操作。

4.1.2以數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義協(xié)調(diào)設(shè)計制造對接接頭

在對數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義協(xié)調(diào)設(shè)計制造對接接頭研究時，以后段對接接頭作為研究案例，進(jìn)而對對接接頭設(shè)計制造形式進(jìn)行了解。任何對接接頭在設(shè)計制造時，全部以數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義作為依據(jù)，接頭銷孔尺寸及位置判斷，也是以數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義作為基礎(chǔ)條件，并且在不同對接接頭上面還設(shè)置專門工具球孔，保證對接接頭裝配定位科學(xué)合理，裝配內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量。

對接接頭在飛機(jī)上安裝，主要安裝在飛機(jī)后段底座上，而在底座上面也應(yīng)該設(shè)置針對性基準(zhǔn)工具球孔，完成后段安裝實(shí)際操作，在底座上面安裝蒙皮外表，真正實(shí)現(xiàn)對接接頭數(shù)字化加工設(shè)計制造。

4.1.3對接接頭安裝

對接接頭在實(shí)際安裝時，是以工具球孔作為基礎(chǔ)條件，借助數(shù)字化測量形式，將對接接頭安裝到后段結(jié)構(gòu)上。再以工具球孔作為衡量基準(zhǔn)，連接對接接頭及底座，保證飛機(jī)后段可達(dá)性及操作性，提升底座安裝穩(wěn)定性能。

4.2以產(chǎn)品數(shù)字化定義協(xié)調(diào)特征為數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義

一般情況下，協(xié)調(diào)部位在設(shè)計時，并不需要設(shè)計專門數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義，這也表示數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝是部件協(xié)調(diào)主要形式。在對該類部位協(xié)調(diào)時，數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義僅僅為產(chǎn)品部分?jǐn)?shù)字化內(nèi)容定義，在實(shí)際協(xié)調(diào)中還是應(yīng)該按照產(chǎn)品數(shù)字化定義關(guān)鍵部位進(jìn)行協(xié)調(diào)，例如交點(diǎn)位置數(shù)據(jù)、尺寸、幾何形狀等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、零件、工裝之間協(xié)調(diào)設(shè)計制造。

就以飛機(jī)外形協(xié)調(diào)來說，正常情況下主要為理論外形，也就是以rods作為協(xié)調(diào)依據(jù)，協(xié)調(diào)設(shè)計完成成形模、座艙玻璃產(chǎn)品及蒙皮壁板協(xié)調(diào)設(shè)計任務(wù)。蒙皮壁板卡板定位在進(jìn)行協(xié)調(diào)裝配時，應(yīng)該以產(chǎn)品外觀實(shí)際形狀作為協(xié)調(diào)依據(jù)，完成產(chǎn)品部分內(nèi)容數(shù)字化定義，保證產(chǎn)品外形和數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝相吻合。以骨架定位來說，工裝定位器及骨架外形在設(shè)計制造時，以蒙皮內(nèi)表面作為協(xié)調(diào)設(shè)計制造依據(jù)，進(jìn)而有效協(xié)調(diào)蒙皮內(nèi)表面，完成產(chǎn)品數(shù)字化定義。

在對交點(diǎn)協(xié)調(diào)分析時，以飛機(jī)發(fā)動機(jī)吊掛設(shè)計制造作為研究案例，進(jìn)而對其進(jìn)行說明。發(fā)動機(jī)吊掛主要安裝在機(jī)身中后段，進(jìn)而設(shè)計人員在實(shí)際設(shè)計時，就需要保證吊掛及發(fā)動機(jī)之間具有較高對接協(xié)調(diào)性能。原有協(xié)調(diào)主要借助設(shè)計生產(chǎn)標(biāo)注吊掛樣件，同時和前后梁協(xié)調(diào)規(guī)范，在該階段設(shè)計中應(yīng)用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。吊掛及發(fā)動機(jī)在對接協(xié)調(diào)中，主要存在兩方面內(nèi)容，首先就是發(fā)動機(jī)及吊掛前后梁對接協(xié)調(diào)，然后解釋換向器之間所存在的對接協(xié)調(diào)。

5結(jié)論

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝在實(shí)際應(yīng)用中，可以有效提升協(xié)調(diào)精確度，例如某型號飛機(jī)發(fā)動機(jī)吊掛在完成初次裝配、應(yīng)用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝之后，可以有效完成飛機(jī)裝配設(shè)計實(shí)際要求，提升飛機(jī)制造精確度，有效解決飛機(jī)制造時不同工裝之間所存在的協(xié)調(diào)問題。endprint