飛機制造工藝裝備模塊化設(shè)計方法研究

韓志斌 韓波 王波

摘 要 飛機裝配架作為飛機制造水平的關(guān)鍵指標，在整個飛機過程中起著非常重要的作用，設(shè)計結(jié)構(gòu)確定了模具制造和成本，而且會直接影響飛機開發(fā)成本和周期間，而且產(chǎn)品裝配的準確性和協(xié)調(diào)性起著決定性的作用，最終影響到飛機制造的整體質(zhì)量。本文就飛機制造工藝裝備模塊化設(shè)計方法進行了研究。

關(guān)鍵詞 飛機制造工藝；裝備；模塊化設(shè)計

前言

作為飛機制造企業(yè)的主要生產(chǎn)工序，做好機械裝配工作意義重大。然而，從現(xiàn)階段我國機械裝配工藝水平來看，裝配設(shè)備類型較為單一，先進高效裝配技術(shù)應(yīng)用尚未普及，存在較多問題亟待解決，而機械裝配工藝無法忽視，先進高效機械裝配工藝不僅是提高機械裝配工作效率的基礎(chǔ)保障，更是壓縮人力勞動投入的有效途徑。

1 傳統(tǒng)型架的設(shè)計方法

對于傳統(tǒng)型架的設(shè)計方法，通常可以分為設(shè)計前期準備工作、方案設(shè)計、詳細設(shè)計和最終設(shè)計等四個階段。工裝設(shè)計人員還應(yīng)結(jié)合以往的設(shè)計經(jīng)驗和具體要求對工裝的強度和剛度進行校核，在保證工裝功能的同時還要盡可能地節(jié)約材料，確保產(chǎn)品裝配的協(xié)調(diào)性。對于前期準備工作，主要包括熟悉產(chǎn)品圖紙等設(shè)計資料，了解工藝方案和裝配方案，考慮是否采用標準工裝和模線樣板作為協(xié)調(diào)依據(jù)，以保證產(chǎn)品的制造精度和互換協(xié)調(diào)性。在裝配型架結(jié)構(gòu)方面通常采用剛性結(jié)構(gòu)，每套型架只用于一個裝配對象，所以飛機制造過程中裝配型架的數(shù)量很多。型架上安裝有多個定位器，以保證產(chǎn)品裝配的精度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通常而言，飛機的研制周期需要占飛機研制周期的一半以上，因而，裝配型架對縮短整個產(chǎn)品的研制周期具有重要意義[1]。

2 裝配型架的模塊化設(shè)計方法

型架的模塊化設(shè)計是基于工裝設(shè)計的各種數(shù)據(jù)庫的建立和完善，包括標準件庫，工藝數(shù)據(jù)庫，工裝典型結(jié)構(gòu)庫，參數(shù)化模型等。模塊化設(shè)計對提高工裝設(shè)計效率是一條簡單而有效的途徑。此外，針對所使用的設(shè)計軟件開發(fā)輔助設(shè)計工具，將設(shè)計師從煩瑣的操作和重復(fù)勞動中解放出來，對提高設(shè)計效率也是非常有效的。在數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程中，應(yīng)充分考慮目前工裝設(shè)計的主流平臺，使不同的系統(tǒng)能夠互相無縫連接。工裝模塊化設(shè)計的前提是首先應(yīng)對現(xiàn)有工裝的典型結(jié)構(gòu)進行分析總結(jié)，提煉出具有通用性的標準結(jié)構(gòu)，使這些標準結(jié)構(gòu)能夠提前加工儲備。當接到訂單后能很快地調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的模塊進行型架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，且僅需加工一些專用定位件，如此可以大大縮短設(shè)計、制造周期[2]。

3 模塊化裝配工藝設(shè)計技術(shù)

模塊化裝配工藝相比傳統(tǒng)裝配工藝，區(qū)別在于工藝設(shè)計人員根據(jù)裝配要求提前參與設(shè)計人員的產(chǎn)品設(shè)計工作，協(xié)助設(shè)計人員進行面向裝配工藝流程的產(chǎn)品模塊劃分，使實物的部組件構(gòu)成與設(shè)計的部組件定義保持一致，遵循裝配模塊定義原則定義整機裝配模塊，依據(jù)工藝總方案仿真驗證裝配模塊之間的交付關(guān)系，最終構(gòu)建裝配結(jié)構(gòu)樹。在裝配結(jié)構(gòu)樹中定義每個裝配模塊實際生產(chǎn)活動所需的產(chǎn)品設(shè)計模塊、工裝、工具/設(shè)備、裝配關(guān)系、人員、生產(chǎn)周期、質(zhì)量要求等信息，使裝配結(jié)構(gòu)樹成為企業(yè)開展生產(chǎn)組織、成本管理、項目管理、質(zhì)量管理活動的支撐平臺。且裝配模塊是生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中相對獨立的單元，能夠獨立裝配，可以通過更新迭代自身性能來升級產(chǎn)品整體性能，而不會影響到產(chǎn)品其他模塊。裝配模塊還擁有一些相同的幾何連接口以及輸入、輸出端口，相同屬性的模塊在產(chǎn)品系列中可以重用和互換。裝配模塊的這些特性使得以裝配模塊為單位進行工藝設(shè)計活動生成的裝配指令也具備獨立、通用的特性，針對這些特性提出裝配指令庫管理的應(yīng)用思路。飛機設(shè)計構(gòu)型管理人員根據(jù)客戶需求創(chuàng)建構(gòu)型配置，再依據(jù)裝配指令與其生產(chǎn)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在裝配指令庫中用程序匹配出與構(gòu)型配置相匹配的裝配指令用于生產(chǎn)。模塊化裝配可以減少大量的零散零件，可以變串行裝配為并行裝配，使飛機裝配過程朝整潔、系統(tǒng)化發(fā)展，提高飛機裝配效率，減少協(xié)調(diào)關(guān)系，最終提升產(chǎn)品質(zhì)量，縮短研制周期。多元化的客戶需求，導(dǎo)致飛機產(chǎn)品存在大量的改進和改型，甚至出現(xiàn)同型號飛機不同架次都有可能不同，進而衍生出系列化產(chǎn)品。以飛機眾多生產(chǎn)活動中的工藝準備工作舉例，當飛機構(gòu)型配置發(fā)生變化時，采用非模塊裝配工藝技術(shù)，需要完全重新針對新構(gòu)型產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行一整套的飛機改型裝配工藝設(shè)計，涉及裝配站位的重構(gòu)，甚至有可能會重新研制一套裝配工裝、工具；采用模塊化裝配工藝技術(shù)，只需要針對新的產(chǎn)品設(shè)計模塊進行工藝設(shè)計，產(chǎn)生新的裝配模塊，根據(jù)構(gòu)型配置復(fù)用未發(fā)生變化的裝配模塊，從而進行裝配站位調(diào)整最終完成新型號飛機的裝配工藝設(shè)計工作。

4 飛機制造企業(yè)機械裝配工藝應(yīng)用要點

機械裝配工藝作為制造企業(yè)核心技術(shù)及關(guān)鍵工藝，制造企業(yè)主要負責(zé)向工業(yè)部門提供機械設(shè)備，例如：運輸機械產(chǎn)品、動力機械產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品等，并且面向與國民經(jīng)濟相關(guān)部門提供機械設(shè)備，例如：冶金機械設(shè)備及化工機械設(shè)備等。同時，機械裝配作為機械裝配工藝中重要環(huán)節(jié)，機械裝配合理性是保證機械裝配順利進行的主要因素。從機器制造過程角度來看，機械裝配是機器制造的最終環(huán)節(jié)，其裝配質(zhì)量與機器制造質(zhì)量存在著密切聯(lián)系，一旦制造時裝配不當，直接影響其機器制造質(zhì)量，即便零部件質(zhì)量合格，但是裝配出產(chǎn)品難以符合生產(chǎn)要求。從機械裝配角度來看，裝配過程不止能發(fā)現(xiàn)機器設(shè)計不合理及不科學(xué)問題，更能發(fā)現(xiàn)零部件加工質(zhì)量問題。由此可見，機械裝配工藝是機器生產(chǎn)質(zhì)量檢驗環(huán)節(jié)，能幫助技術(shù)人員改進設(shè)計問題解決加工質(zhì)量問題，而機械裝配工藝基礎(chǔ)環(huán)節(jié)可分為校正調(diào)整、配作清洗、連接平衡、驗收試驗及油漆包裝。

5 結(jié)束語

綜上所述，飛機裝配型架模塊化的設(shè)計對飛機的制造周期、質(zhì)量、成本等起著至關(guān)重要的作用，在進行裝配型架設(shè)計時，應(yīng)當通過采用先進的工裝設(shè)計方法和技術(shù)，減少工裝制造成本，縮短飛機研制周期。

參考文獻

[1] 李摯.淺析機械裝配工藝在飛機制造企業(yè)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2017，（06）：139.

[2] 高磊，吳書磊，高中川.機械裝備制造中的先進焊接工裝夾具應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，（11）：1.