飛機工藝裝備模塊化設計系統的技術研究

◎ 王雯萱

飛機工藝裝備的設計與制造是飛機制造工程的重要組成部分，它直接關系到飛機生產總目標的實現，并對飛機產品的可靠性、適航性和使用壽命的提高、綜合技術性能的改善、研制生產成本的降低及縮短研制周期等方面起著十分重要的作用。

一、飛機工藝裝備模塊化設計系統的構建

飛機生產制造工作是一個十分復雜的流程，通常來說，工作人員會通過模塊化設計的方式，對工藝裝備進行分類設置，然后逐一進行優化研究，以提高整體設計工作的科學性和合理性。在時代發展的當下，企業應當積極利用計算機技術構建網絡工作平臺。

1.系統設計環節。

設計資源庫管理系統：對設計資源庫進行管理，包括設計實例信息、三維模型、二維圖形、設計規范與標準知識、選擇和判斷知識、專家經驗知識和航空企業其他設計資源（如工裝標準件庫）等信息進行管理。

飛機工裝設計子系統：對于新的飛機工裝設計任務，通過調用系統其他功能模塊完成設計。當系統設計工作完成后，再根據飛機工藝裝備的種類進行智能化的模塊劃分工作。模塊劃分后，應根據模塊的劃分原則、模塊獨立性原則和專家經驗對劃分結果進行評價。如果劃分結果不合理，要進行調整。現階段，飛機工裝模塊化設計系統以CATIA為開發平臺，利用計算機應用體系結構對CATIA實行二次開發。主要應當對其進行功能設計，包括存取功能、知識的檢索和查詢功能及設計資源庫的維護管理功能。

2.運行參數。

系統的穩定運行需要由技術人員結合工作需求，在系統后臺設定相應的運行參數。這樣能夠根據設計問題的需要，對已有三維模型進行參數驅動，從而得到符合需要的三維模型。系統參數的設置工作是否合理，將直接影響模塊化設計系統的構建效果，需要企業引起重視。

3.應用實例。

以飛機機翼為例，飛機機翼是飛機機體的主要裝配組件，其結構復雜，要求嚴格。根據飛機機翼結構，一般可以將其分解為翼尖、翼肋、襟翼、副翼、前緣、后緣和壁板等裝配單元。飛機總裝型架是用于飛機機翼組裝的裝配夾具，可實現飛機機翼各裝配單元的定位和組裝，并通過鉚接（膠接、焊接）的方法，將各裝配單元裝配成完整的飛機機翼。同時，飛機總裝型架是由骨架、定位件、夾緊件和輔助設備組成，其中骨架是飛機總裝型架的基礎構件，其結構必須考慮合理的力傳遞。結合實際工作情況來看，由于飛機總裝型架結構復雜，因此，在時代發展進程中，各個企業都開始意識到了信息技術的應用優勢，都在積極研究模塊化設計系統的構建方案。

二、飛機工藝裝備模塊化設計系統的技術應用

在運行模塊化設計系統時，涉及到對網絡信息技術的合理應用，具體應當結合設計工作的基本運行流程，合理選擇相應的技術方法。

1.信息數據的收集及篩選技術。

根據任務需求，首先工作人員應當對工裝設計任務對象的設計問題信息和要求進行提取、分析，然后根據設計問題信息推理出相似規格的工裝實例。針對已劃分好的每一個模塊所對應的一組模塊實例，運用模塊實例推理的方法，找到與新設計要求最相近的模塊實例。對所選擇的模塊實例根據新設計要求進行分析、評價和修改。而基于我國網絡環境具有復雜多變的特點，而且企業的發展規模也在不斷的擴大，實際需要收集及整理的數據信息不斷增多。在這種情況下，應用信息技術可以實現對數據的智能處理工作，減輕員工的工作壓力，進而讓員工將更多的精力放在如何優化模塊化系統的設計方案上，為推動飛機工藝裝備的合理制造及安裝工作提供基礎數據支持與保障。

2.模型構建及拆分技術。

據統計，工裝的設計、制造周期一般占新產品研制開發周期的40%左右，工裝成本占總研制成本的20%～30%。因此，這就表示，飛機工裝在航空企業生產中是極其重要的。在飛機制造環節中，技術人員可以利用信息技術來構建飛機的結構模型，從中分析出該設計方案是否合理，并根據實際情況進行相應的調整。同時，把一組飛機工裝設計實例的總體功能需求自頂向下進行分解，直至通過逐層分解所得到的每一個子功能都能夠由一個獨立的結構實現，這些子功能就是進行模塊劃分的基本單元，每一個模塊都由一個或幾個子功能組成。這就是進行模塊設計的關鍵環節，其將直接影響飛機工藝裝備生產制造工作的最終效果，必須要保障技術人員具備相應的操作能力。

3.飛機工裝的快速設計流程。

飛機工裝的一個顯著特點是：工裝與工裝設計任務對象結合部位的結構，會隨著工裝設計任務對象拓撲結構的變化而有所變化，而其他部分的結構變化不大。例如，用于飛機制造夾具的夾具基體、夾緊機構和傳動裝置等部分大體上相同，而定位元件、夾緊件和導向件等部分，可能會隨著工裝設計任務對象拓撲結構的變化而有所差異。在快速設計環節中，技術人員應當將設計問題信息根據每一個模塊的功能（即所對應的模塊實例的性能屬性特征）進行分解。根據分解后的推理信息，在該組模塊實例中進行檢索，要先對設計有重要影響的特征信息進行檢索匹配，按照相似性計算，從實例庫中匹配出一組相關的實例。根據人工交互的方法進行選擇，并根據設計問題信息進行所選模塊實例的分析、評價和修正，最后得到輸出結果。如果沒有檢索結果，則應重新設計模塊實例，并輸出設計結果。

結論：在進行模塊化設計系統的構建工作時，需要了解飛機的整體造型結構，并分析本次設計環節需要使用哪些信息技術手段，注重于提高設計人員的專業工作能力及創新意識，積極研究優化設計流程的可行方法。在這個環節中，常用的技術主要包括：信息數據的收集及篩選技術、模型構建及拆分技術，同時，技術人員也在積極研究開展工裝快速設計的方法，這是保障飛機制造工作順利開展的基礎前提。