數字化預裝配技術在L15飛機中的應用

周 沖

（洪都航空工業集團,南昌330024）

數字化預裝配技術在L15飛機中的應用

周 沖

（洪都航空工業集團,南昌330024）

介紹了數字化預裝配技術在飛機制造過程中的作用，分析了該技術在L15飛機研制中的應用情況以及取得的成效。

教練機；數字化預裝配（DPA），單一數據源

0 引言

L15高教機是我公司新研制的先進的第三代雙發超音速高級教練機，它采用了先進的數字化設計技術進行設計，建立了全機三維外形數模及三維數字電子樣機，采用DPD的單一數據源，以數字量傳遞方式為主并結合模擬量傳遞的綜合協調工作法協調，充分利用數字量傳遞方式與模擬量傳遞方式兩者的優點，以提高協調準確度和提高工作效率為核心，最大限度的減少協調環節，提高各個環節的協調準確度，在統一的飛機坐標基準下利用CATIA軟件的應用模塊進行產品、工裝數字化預裝配工作，進行產品及工裝的設計協調。通過數字化預裝配（DPA），進行干涉性、協調性、可制造性、可裝配性、可安裝性的檢查。

進行數字化預裝配的目的是為了大幅度地減少飛機研制過程中的設計錯誤、設計更改和返工現象。也就是在產品數據集發放之前，盡量做好產品數字化模型的計算機裝配仿真模擬工作，確保產品各構件之間有良好的配合。因此可避免重大設計問題流入制造中造成返工、報廢及延誤周期，從而縮短研制周期，提高技術水平，提高制造質量。

1 數字化預裝配技術應用

1）針對前起落架及護板的交點、外形及其收放運動軌跡、間隙；主起落架及艙門的交點、外形及其收放運動軌跡、間隙；座艙蓋、襟翼、副翼、方向舵、升降舵、減速板等運動件的交點及活動間隙；發動機艙門-機身、發動機-機身、垂直安定面-機身、機身-機翼等相互之間的交點、外形間隙等，對其所有的有互換協調要求的組件、部件的協調部位，都要求進行數字化預裝配，以驗證設計是否合理。

2）對于機身的前設備艙段、座艙段組件；發動機艙門、前起落架護板、主起落架艙門等部件；機身前段、機身中段、機身后段等段件的零件之間的結構裝配協調關系，特別是機身機翼整體油箱部件在產品裝配工藝設計階段都要對其中每個零件、組件進行數字化預裝配。機身油箱預裝配如圖1所示。

圖1 機翼油箱預裝配

進行協調性、可安裝性的檢查，檢查各相關零、組件之間是否干涉，確定各零件、組件之間的結構裝配順序，并對裝配順序進行優化，確定合理的裝配流程。

3）針對機身機翼接頭精加工困難問題，在工藝設計階段對接頭產品與精加工定位器工裝之間進行數字化預裝配設計，在保證有加工通路的情況下，確定可行的精加工方案，選取合適的精加工設備及刀具。

4）選擇較復雜的機身、機翼整體油箱部件通過數模進行數字化預裝配協調，利用數字化預裝配技術，組織工藝人員進行工藝設計，編制相應的裝配指令AO，并按AO順序對機身整體油箱部分零件的定位進行數字化預裝配，形成電子教材，以供技術人員及操作工人培訓之用，提高培訓、操作的質量及效率。

5）機身、機翼整體油箱部分導管在設計階段或在制造安裝前，進行數字化預裝配和協調性檢查，確定準確的導管尺寸以及安裝位置，可大大減少飛機導管取實樣制造的工作量，縮短飛機整體油箱的裝配周期。機身油箱導管預裝配如圖2所示。

圖2 機身油箱導管預裝配

6）前起落架機輪護板、主起落架各艙門樣件及裝配工裝，前風擋樣件及裝配架、發動機前中后艙門裝配架等工裝采用了三維數字化設計，建立了樣件及型架卡板的三維數學模型，設計過程中采用數字化預裝配技術，在工裝與工裝之間、工裝與產品之間進行數字化預裝配，把零、組件按相關工裝上的定位器定位，檢查相互間的協調性。把標準工裝的標高位置與相關工裝的標高位置對映起來，檢查工裝的設計是否正確。這樣大大提高工裝設計的可靠性、可行性及準確性，并全面提高工裝的設計質量。

2 應用效果

1）在新機研制過程中，采用飛機數字樣機設計技術，以三維數模為基礎，通過虛擬裝配技術，運動仿真技術的運用，實現了自上而下的1：1的精確裝配，完成了飛機結構、系統間的協調和干涉檢查以及仿真模擬分析，并以三維數模及二維圖樣的形式發放。模線繪制、樣板制造以及數控零件的加工等，大多數是建立在三維模型基礎上，從而在確保了設計、制造質量的基礎上，高效地完成研制任務。

2）在產品裝配工藝設計時，根據產品設計的形狀特征、精度特征，真實地模擬產品三維裝配過程，在計算機上進行了以仿真為中心的虛擬裝配、干涉分析等，并通過統一的產品數據管理，實現飛機三維設計過程與飛機零部件制造、裝配過程的高度統一。

3）對主起落架艙門、發動機艙門、座艙等部件裝配工藝裝備的設計采用與飛機產品同樣的設計方法和設計環境，建立了飛機裝配工藝裝備的三維數學實體模型，進行工裝零件虛擬裝配，以滿足飛機裝配工藝。針對飛機機身整體油箱部件、后機身段件的主要結構件采用整體件的結構特點，對產品采用三維數字化預裝配技術進行工藝過程設計，從而減少了裝配工藝裝備和機械加工等工藝裝備數量。

4）主起落架下艙門及隨動艙門采用數字化方法制造，艙門樣件、裝配型架卡板均采用數字化設計，并采用數字化預裝配，在工裝設計階段已實現工裝數字化協調，因此，產品試裝過程中工裝故障相對以往大大減少。

3 結語

數字化預裝配技術此次在工藝方面進行了初步的研究應用，節省了工藝設計及工藝準備周期，大大減少了研制生產中出現的協調問題，同時也積累了一些數字化預裝配的經驗,取得了很好的效果。

[1]范玉青.現代飛機制造技術.北京：北京航空航天大學出版社,2005.2.

（收艦日期：2011-06-28）

>>>作者簡介

周沖，男，1976年10月出生，2000年畢業于沈陽航空工業學院，現從事飛機的部件裝配協調工作。

Application of Digital Pre-Assembly Technique on L15 Aircraft

Zhou Chong
(Hongdu Aviation Industry Group,Nanchang 330024)

This paper introduces the function of digital pre-assembly technique used in process of aircraft manufacturing,and analyzes the application of this technique as well as achieved fruit during development of L15 aircraft.

Trainer;Digital Pre-Assembly(DPA);Single date source