工裝典型結構標準化設計探討

蘇奕豪 魏元慶

（中航飛機漢中飛機分公司，陜西 漢中 723213）

工裝典型結構標準化設計探討

蘇奕豪 魏元慶

（中航飛機漢中飛機分公司，陜西 漢中 723213）

通過對公司航空產品工裝典型結構的現狀分析，結合航空產品工裝典型結構特點，對工裝典型結構提出了設計規范化、要素通用化、結構系列化的標準化工作思路。以型材拉彎模、拉彎夾頭典型結構標準化設計工作為實例，進行歸納和總結，為航空產品工裝各類典型結構標準化設計進行探討。

工裝；典型結構；設計規范；標準化

隨著數字化技術的發展，航空產品研制周期的縮短，科研、生產任務的日漸繁重，廠際協作的日益增多，傳統的工裝設計思路、設計方式已無法實現和適應技術發展的需要。導致工裝設計在思路上百花齊發，同類型結構的工裝設計出現很多種樣式和結構，不僅不利于設計工作的優化管理，也不利于設計經驗的累積。這使得對工裝設計人員的知識結構要求越來越高的同時，也對工裝標準化提出了更高的要求。

為解決上述問題，并傳承工裝設計思路和工裝結構設計方法，使工裝設計人員把精力從繁瑣的工作中解脫出來，我們必須開展工裝標準化設計研究，針對工裝典型結構特點從工裝設計標準化出發，提出工裝標準化設計新思路。

在工裝典型結構的標準化設計工作中，目前已取得了一定的成績?，F將其經驗整理出來，供互相交流，為航空產品工裝標準化的發展提出共同的技術探討。

1 范圍及分類

通過對工裝典型結構設計標準化進行充足的論證，將工裝設計中常用的、有創新的、成熟的工裝結構進行歸攏，針對影響設計質量和制約科研生產任務的瓶頸問題展開專題研究和討論。把新型號研制中新材料、新結構作為工裝設計結構研究重點。在此基礎上，確定工裝典型結構標準化設計的范圍。其中包括機床夾具、模具、裝配夾具、地面設備等作為工裝典型結構標準化設計的輔助設計支撐。例如：機身類框裝配夾具、門裝配夾具、口蓋裝配夾具、壁板類裝配夾具、機翼類的對合夾具、梁類夾具、地面設備的導向機構典型結構、模具的落壓模典型結構、型材檢驗模典型結構、工刀量具的軸承安裝類典型結構、標準量規類等。

工裝典型結構分類如圖1所示。

圖1 工裝典型結構分類

2 工裝典型結構標準化設計工作思路

2.1 設計規范化

典型結構的設計規范化工作，是工裝典型結構標準化設計工作的重點。我們的思路是組織各專業經驗豐富的技術骨干按照編寫規則，編寫《工裝典型結構設計規范》，對工裝的功能、特點、種類、設計和使用要求及注意細節配以圖片進行詳細說明，并通過討論和評審，固化典型結構的形式，以規范文件來約束工裝典型結構的設計工作，實現其設計的規范化。以規范工裝的優化設計，確保各類工裝的良好使用性和經濟性，避免重復設計的混亂，縮短設計周期。

需要說明的是，不同的典型結構規范化設計要點是有區別的，需根據不同類典型結構特點制定相應的設計規范。這里對幾類特殊的典型結構設計規范做一簡要敘述。

2.1.1 壁板類型架典型結構設計

對典型壁板類產品結構進行規范及簡介說明。以代表性的圖片進行結構特點的分析及裝配順序、裝配要求等說明。

——明確工裝設計要求和方法（打樣設計和細節設計）。包含前期準備工作、協調要求、使用功能等等，設計基準的選擇、型架的擺放姿態要求、卡板的布置及設計和標注要求、安裝方式的確定，對于數字化的裝配要求（包含激光靶球的方位確定）。

——框架結構形式的確定，不同部位采用不同的結構形式。如：整體骨架式、分散式，可截取各結構形式代表性的圖片2～3張（不同角度，能展示工裝全貌）進行說明。

——細節設計的選擇要求。如拉緊帶、材料、角座、各型定位、壓緊器的要求及說明。

2.1.2 梁類裝配型架典型結構設計

明確梁類結構的應用范圍及工裝功能。

——配以圖片說明梁類裝配型架典型結構產品的特點。

——根據不同產品的結構形式（如鈑金組合結構、整體機加結構）確定不同的工裝結構，配以代表性圖片的分別進行說明。

對于有一定特殊性的工裝方案，例如：機翼和尾翼，則用規范基準、協調部位、確定定位方式等方法作為選擇原則。

對于工裝的結構形式，規范其放置方式的要求、骨架結構的形式要求、產品定位方式要求等。

根據飛機不同部位的典型結構細化產品不同的結構特點，既要配以圖片進行細節說明，又要明確制造工藝性、穩定性，以滿足飛機各部位結構的設計要求。

2.1.3 門口框類裝配工裝典型結構設計

優化骨架結構、規范選材要求、結構特點，采用實例，展示工裝全貌的形式，要求重點介紹框架不同結構形式及選材范圍要求，根據產品的特性，對工裝定位器的選材范圍和制造要求配詳圖說明。

2.2 要素通用化

產品在零部件結構、形狀、尺寸、功能或技術等要素上具有相似性的技術特征，若按一定規律對它們進行統一化設計，實現局部通用，供工藝裝備設計選用，可以大大減低設計成本。例如：規范加強窩、減輕孔、型材下陷等通用結構要素，以標準的形式固化、以標準制圖表達、在制造中以典型工藝規程生產，可以減少設計及制造的工作量，便于簡化加工方法和先進技術的同時采用，有利于專業化批生產。

2.3 結構系列化

以具有代表性的典型結構為基礎，進行系列工藝裝備設計，組成同一系列不同尺寸參數的工藝裝備，并在此基礎上派生變型系列工藝裝備。根據產品結構要素、加工方法和工藝尺寸，經過統計和分析，對結構相同的零件建立一些典型結構，在設計同類工藝裝備時參考選用，不需重新設計。如：模具中的型胎，復合模、沖切模、漸進沖模典型結構；機床夾具中的鉆模、螺旋夾緊、定位機構支承形式典型結構等。

因此，歸類與分檔成為完成設計工作的基礎性工作。歸類，即編制工藝裝備系列型譜。將工藝裝備按照用途和結構形式等特征分類，把同類型的工藝裝備歸并在一起，通過比較分析，選優定型，使工藝裝備的品種在典型化的基礎上統一簡化；分檔，即編制工藝裝備主要參數系列型譜，將同類型工藝裝備中的主要尺寸和參數，按優先數系理論進行合理分級，使工藝裝備規格在滿足廣泛需求的基礎上經濟合理、統一簡化，實現協調配套。

3 標準化實例

鋁型材及特種鋁型材形方法眾多，如拉彎成形、滾彎成形、彎管機成形、壓彎成形等，加之成形設備的不同、型材種類的繁多等因素，導致型材成形工裝設計呈現出專業性強、種類多、技術難度大等特點。隨著數控機床的普及與應用，為工裝設計趨向于專業化、特種化方向發展帶來了前所未有的機遇，為工裝典型結構的標準化設計工作提出了新的挑戰，同時給工裝設計人員提出更高的要求。為此，我們選取型材拉彎模、拉彎夾頭典型結構，按照上述思路，開展了標準化設計的工作。

首先，編寫《型材拉彎模、拉彎夾頭典型結構設計規范》，以規范其設計工作，為后續標準化工作提供基礎。根據其專用性、穩定性、成對性、外形固定等特點，結合本企業3種拉彎機床設備（XL-1、WY22-30、A12）、型材彎曲外形形狀（變曲率、等曲率、門字形）及型材代號（角形型材、丁字型材、槽形型材、Z字形型材、工字型材、特殊類型型材）的不同，對型材拉彎模、拉彎夾頭典型結構進行系統的分類，從設計的原則、依據、要求、步驟等環節，規范了設計。

其次，對模具的減輕孔、測量基準孔等典型結構要素進行通用化設計。減輕孔、基準孔以及配套的定位槽、定位孔等是該類典型結構必備的要素，其在結構、形狀、尺寸、功能或技術要求上具有相似性的技術特征，我們按其規律制定了5類通用結構要素表，分別明確了結構、形狀、尺寸、技術要求等技術特征，使之局部通用，供工藝裝備設計選用。

最后，運用歸類、歸檔等標準化方法，對結構進行系列化。根據設計規范，組織設計了32類典型結構，并對典型結構設計進行系列化，最終確定了19項，113種規格的型材拉彎模、拉彎夾頭典型結構。如拉彎設備A12上使用拉彎模典型結構，我們先運用歸類的方法，建立了拉彎模典型結構系列型譜，選優定型，確定了3類拉彎模典型結構；然后運用歸檔的方法，分別編制等曲率拉彎模典型結構主要參數系列型譜、變曲率拉彎模典型結構主要參數系列型譜、門字形拉彎模典型結構主要參數系列型譜，根據設備及零件尺寸，按優先數系理論進行合理分級，最終將拉彎設備A12上使用的拉彎模典型結構分為3類、18種規格系列，滿足不同的需要。拉彎設備A12上使用的等曲率拉彎模典型結構及孔距示意圖。見圖2所示。

此項目的順利完成，使工裝設計員對拉彎模設計中的難點、重點有了全面認識；在設計這些具有典型結構的工裝時有據可依、有例可循，使得型材拉彎模設計更加高效、快捷，縮短設計制造周期；設計出的工裝外形協調美觀、結構穩重、簡練實用，提高了工裝質量。同時也驗證了我們提出的工裝典型結構設計規范化、要素通用化、結構系列化的標準化思路是切實可行的。

圖2 等曲率拉彎模典型結構及孔距

4 結語

航空產品工裝典型結構標準化設計能明顯地提高工裝的設計效率及質量，必將成為航空產品工裝設計及制造的趨勢。開展工裝典型結構標準化設計是切實可行，并具現實意義的工作。這將是廠際協作、數字化技術等新形勢下工裝設計及制造的需求，也是標準化工作者的新機遇。

（編輯：勞邊）

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C

1003-6660（2015）01-0016-03

10.13237/j.cnki.asq.2015.01.004

2014-08-26