飛機工裝設計制造技術探究

高廣為

摘 要：隨著我國飛機工裝技術的不斷發展，對于飛機生產效率的提升逐漸重視，但是在以往的設計裝配中，難免會遇到零部件裝配與設計不合理的現象，本文就飛機工裝設計制造技術展開分析，希望對于我國科學技術的發展，起到積極促進的作用。

關鍵詞：飛機工裝；工裝設計；設計制造技術；柔性化

飛機工裝設計制造，在結構剛度、尺寸方面的要求較高，為了保證其工作的效率，采用了一系列成套工藝裝備，對此在研制階段花費的成本較大。但同時當前的飛機工裝設計制造技術，并不能滿足于飛機研制生產的需求，對其發展產生了制約，所以加強新數字柔性裝配技術的研究，實現工裝設計、管理信息等的集成，減少工裝數量，提高其制造效率是非常有必要的。

1 飛機工裝設計制造的特點

第一，受到模擬量傳遞研制方法應用的影響，導致其工裝與自身之間、與零部件之間的協調性要求較多，且關系比較復雜。第二，飛機零組件需要多種工裝進行實現，同時不同工裝用于不同的制造工序，對此飛機工裝的種類較多，數量大且研制的時間較長。第三，工裝決定著飛機制造的質量，對此對于飛機工裝的質量、精度要求等要高于零組件質量。第四，工裝與其飛機制造效率的提高有著直接的關系。

2 飛機工裝設計制造技術

2.1 工裝柔性化

柔性裝配技術，是國外一些大型航空企業常應用的技術，其不僅縮短生產周期，同時也降低了飛機工裝制造的成本。柔性裝配工裝是以產品數字量尺寸協調體系模塊為基礎，從而實現其自動重組，直接規避了產品設計制造中，由于指定裝配型架應用而帶來的經濟負擔。

2.2 工裝數字化

工裝數字化，包含工裝數字化設計，工裝數字化制造以及工裝數字化檢測幾方面內容；第一，工裝數字化設計，是借助三維數字化環境，實現結構零組件、預裝配設計的數字化。第二，工裝模型的數字化設計，借助數字化制造，實現主要特征型面等的數字化加工裝配。第三，工裝數字化檢測，借助數字化檢測設備，實現設計制造工裝過程的數字化檢驗。

2.3 工裝研制速度

針對于工裝研制速度的研究，有利于我國飛機工裝研制發展瓶頸的突破，要想保證其快速設計、快速制造，需要加強建立各種快速設計的數據庫，實現工裝設計效率的分析。同時更要注重工裝典型結構的模塊化分析，在此基礎上進行加工制造，從而提高其加工、裝配效率。

3 柔性工裝關鍵技術

第一，柔性工裝模塊化技術；柔性工裝工藝裝備，由不同的可重構的模塊化單元組成，不同單元反映著指定的工裝功能，不同的模塊還能夠獨立被設制成模塊集，按照實際裝配制造現狀，從裝配集中擇優應用模塊元實現工裝重構柔性化設計。第二，柔性工裝夾緊定位技術；工裝的柔性化能夠體現出其夾緊定位機構的反映能力。根據裝配對象夾緊方式、結構的實際情況，擇優應用夾緊定位方案。第三，柔性工裝結構優化設計技術；優化設計技術是以裝配要求為基礎，對其工裝結構方案進行優化。第四，柔性工裝仿真測試技術；在柔性工裝設計后，通常對結構部件進行力學仿真分析，以校核其強度，剛度。同時，結合輕量化技術，需要對其裝配工裝、工具等結構特點進行分析，對其柔性工裝結構進行簡化，從而實現其精確快速仿真。同時還包括、柔性工裝先進控制技術、柔性工裝集成技術、柔性工裝快速裝配技術、3D仿真技術等。

4 飛機工裝制造數字化技術體系

4.1 數字化技術發展的需求

其需求主要體現在以下三點；第一，來自飛機制造數字化體系的需要；通過對于工裝數字化快速設計的分析，實現了其工裝與飛機設計的并行，對于飛機數字量傳遞體系的構建起到積極促進的作用。第二，是來自降低工裝數量，以及來自飛機柔性化設計的需求；在以往制造下的飛機工裝系數在0.5、1.5左右，增加了工裝的制造數量。國外一些先進國家工裝數量，要比我國少30%左右，對此可見降低工裝數量，可以適當的降低其成本。同時柔性化工裝設計制造技術的應用，標準化工裝器件的應用，不僅能夠高其制造的柔性化，同時也大大的降低了工裝制造的成本、周期以及工裝的數量。第三，來自工程質量的提升，以及制造周期的縮減需求；以往的工裝制造方法，整個工期研制過程，占到飛機制造的1/3，同時工裝的返修率達到了近30%。采用數字化設計技術，以及3D仿真技術，實現了公布設計與管理信息的共享，有效的降低了其返修率、制造的周期和和成本。

4.2 飛機工裝數字化技術方案

其整體方案如圖1所示；

借助PDM的飛機工裝數字化設計制造協同集成平臺，開發工裝快速設計系統、基于PDM的工裝CAPP系統、工裝MES系統，集成工藝仿真軟件。使得工裝的設計制造借助數字化柔性化設計技術的同時，更好的縮小與國外先進國家之間的差距。

5 總結

綜上所述，采取先進的數字化柔性化工裝設計制造技術是非常有必要的，從而更好的突破研制過程中的瓶頸、工裝結構不完善、工裝設計水平不高等常見的問題；在提高工作效率的同時，更好的降低工作周期、制造成本、返修率等。

參考文獻

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[2]蓋宇春.飛機數字化裝配調姿工裝系統設計[D].浙江大學，2013.

[3]李桂東.復合材料構件熱壓罐成型工裝設計關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2010.

（作者單位：沈陽飛機工業（集團）有限公司 工裝設計所）