航空制造中的可重構(gòu)工裝配置方法研究

劉宇欣

（北京曙光航空電氣有限責(zé)任公司 北京 101300）

引言

隨著新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)，我國飛機制造的周期普遍縮短，也對零件制造效率提出了更高的要求。因此，如何在保證零件質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)周期成為航空零件制造過程中面臨的一個重要問題。然而在目前，我國航空零件的制造技術(shù)仍然不夠完善，暴露出一些問題，不能很好地滿足新形勢下的生產(chǎn)需要。面對這種現(xiàn)象，企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理利用可重構(gòu)工裝配置方法，根據(jù)產(chǎn)品的材料和結(jié)構(gòu)特點，為實現(xiàn)工裝快速配置提供技術(shù)支持，從而縮短工裝制造的時間，達到理想的效果[1]。

1 可重構(gòu)工裝配置的優(yōu)勢

零件族內(nèi)工序組合成組技術(shù)是根據(jù)零件間的結(jié)構(gòu)和加工工藝特征，按規(guī)定的法則標(biāo)志其相似性，再按照一定的相似度將此零件分類歸族的技術(shù)。因此，它普遍應(yīng)用于零件族的構(gòu)造。而可重構(gòu)制造系統(tǒng)是為滿足某零件族整個壽命期的加工需求和可能的需求變化而設(shè)計的，所以要進一步對該零件族(利用成組技術(shù)劃分)各加工階段的工序進行組合，這需要研究新的編碼規(guī)則和相似性判定準(zhǔn)則。為此在整個零件族內(nèi)，通過判斷工序相似性將具有一定相似性的工序組合在一起組成工序組合，并用同一類加工設(shè)備完成相應(yīng)加工任務(wù)，這樣可重構(gòu)制造系統(tǒng)的重構(gòu)能力就可以在零件族內(nèi)工序組合的加工需求變化范圍內(nèi)進行選擇。通過分析影響工序組合的工序?qū)傩?，并將屬性按一定的?guī)則進行編碼，采用基于目標(biāo)函數(shù)的模糊聚類方法，得到多種工序組合方案。因此零件族工序組合的工序需求相似性越高，系統(tǒng)的重構(gòu)次數(shù)越少,相應(yīng)地降低了重構(gòu)成本,節(jié)約了重構(gòu)時間。加工設(shè)備選擇可重構(gòu)制造系統(tǒng)設(shè)備選擇是以零件族工序組合為依據(jù)的，而加工設(shè)備選擇方案又是工序組合方案綜合評價的主要依據(jù)。根據(jù)零件族工序組合方案,并以設(shè)備的折舊成本、加工成本與重構(gòu)成本作為評價目標(biāo)，運用優(yōu)化算法得到最優(yōu)和多種次優(yōu)的設(shè)備選擇方案。工序組合方案評價根據(jù)模糊聚類可以得到多種工序組合方案，為了提高可重構(gòu)制造系統(tǒng)的重構(gòu)能力，并減少可重構(gòu)制造系統(tǒng)后續(xù)設(shè)計任務(wù)的復(fù)雜性，需對多種工序組合方案進行綜合評價[2]。

2 可重構(gòu)工裝設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

在可重構(gòu)工裝設(shè)計的應(yīng)用過程中，有幾項關(guān)鍵性的技術(shù)，影響著航空制造的最終效果。因此，要提高可重構(gòu)工裝配置的技術(shù)水平，就必須首先對這些關(guān)鍵技術(shù)進行研究和突破，才能真正有效地提高工裝配置效率。

2.1 快速設(shè)計與重用技術(shù)

在可重構(gòu)工裝配置技術(shù)的應(yīng)用過程中，為了實現(xiàn)連接工裝的快速設(shè)計與重用，需要對工裝配置資源進行規(guī)范化的建模、分類和管理，采用合適的管理工具，從而解決工裝多樣化、工裝準(zhǔn)備工作量大、準(zhǔn)備效率低和周期長等一些問題。

2.2 穩(wěn)定性分析技術(shù)

為了保證工裝的可重構(gòu)性，與傳統(tǒng)焊接方式相比，可重構(gòu)工裝技術(shù)安裝的骨架在連接部分沒有進行焊接或者永久性的連接，在一定程度上骨架的穩(wěn)定性與傳統(tǒng)連接方式依然存在著差異。在這種情況下，為了保證穩(wěn)定性和安全性，就需要采用相關(guān)技術(shù)對骨架的穩(wěn)

定性進行分析，及時處理在分析過程中發(fā)現(xiàn)的不穩(wěn)定因素，從而保證連接型架的安全性和可靠性。

2.3 可視性分析技術(shù)

對工裝結(jié)構(gòu)進行有效的可視性分析，能夠減少測量儀器的站位并優(yōu)化測量儀器的位置，從而大幅度提高工裝重構(gòu)過程的效率，降低成本。在這個過程中，一般采用以激光跟蹤儀等相關(guān)儀器向工裝上的測量目標(biāo)發(fā)出的光線為視線，并以此為依據(jù)判斷視線上是否存在遮擋物體的方式進行[3]。

2.4 安裝優(yōu)化技術(shù)

在實際航空安裝制造過程中，航空器件的結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，給可重構(gòu)安裝帶來了一定的困難。在進行安裝時選用不同的方案，很多情況下會對工裝安裝的效率和精度產(chǎn)生較為明顯的影響。因此，需要結(jié)合零件安裝的實際情況，對不同的安裝方案進行分析比較，從而選擇出最為合適的一種方案，對相關(guān)技術(shù)進行優(yōu)化，從而減少工時，提高安裝效率和質(zhì)量。

2.5 穩(wěn)定性驗證技術(shù)

在裝配過程中一些外界因素會使得工裝的關(guān)鍵定位點發(fā)生變化，對裝配質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，為了保證裝配型架的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)借助一些測量儀器對工裝進行定期檢查，從而保證工裝型架的精度穩(wěn)定性。

3 可重構(gòu)工裝技術(shù)的不足

目前，與傳統(tǒng)的焊接工裝相比，在航空制造的過程中采用可重構(gòu)工裝配置技術(shù)具有很多明顯的優(yōu)勢，但是由于這種技術(shù)自身的局限性，在實際應(yīng)用過程中也存在著一些問題，影響著航空制造的質(zhì)量和效率。例如，在可重構(gòu)工裝配置技術(shù)中，如何保證這種工裝的穩(wěn)定性成為首先需要解決的一個問題。在這種情況下，就需要進一步對工裝結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在使用過程中也應(yīng)當(dāng)采取措施對工裝的穩(wěn)定情況進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問題要做出及時的調(diào)整。

4 結(jié)束語

通過以上分析可以看出，可重構(gòu)工裝配置技術(shù)在航空制造中發(fā)揮著不可替代的作用，與傳統(tǒng)的焊接工裝技術(shù)相比具有一定的優(yōu)勢，極大地降低了制造成本，提高了工裝制造的效率。目前，可重構(gòu)工裝技術(shù)在航空制造過程中已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，為航空制造業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。盡管在可重構(gòu)工裝配置技術(shù)的實際應(yīng)用過程中還存在著一些問題，但隨著該技術(shù)的進一步深入研究和發(fā)展，其在航空制造業(yè)中發(fā)揮的作用會變得越來越明顯。