直升機裝配工藝裝備設計方法淺析

聶永福

摘 要：隨著科技進步，在直升機產品設計與制造上越來越多的采用信息化技術。與傳統技術相比，現代設計方法更好地推動了直升機設計技術的發展，而加入了集成化軟件之后對直升機制造也產生了積極影響。本文就直升機產品設計與工藝裝備并行設計方法做了簡要分析。

關鍵詞：直升機產品設計與工藝;裝備并行設計

引言

直升機制造技術一直在不斷革新，近年來更是發生了根本性變革。傳統直升機制造方法大多為設計成型模板，然后根據模板進行零件、樣件的制作和裝配，而現在的制造技術已經更多趨于數字化，樣機制作、裝配技術等都已與計算機技術相聯系。雖然新技術的應用對于直升機制造有很大的推動作用，但同時也要求了更高的工裝設計和制造技術。作為有高技術含量的產品，當采用新技術時，即代表舊有技術即將過時，所以在設計思想、技術和方法方面都需要相關人員有質的轉變，只有接受直升機制作新技術的復雜化和綜合化，才能做好轉變工作。

1.傳統直升機產品設計和工藝裝備設計過程

傳統的直升機產品設計與工藝裝備設計的分隔界面非常嚴格。直升機產品新研型號在論證總體方案之后，進入具體產品設計，完成對產品的詳細設計后，制造廠工藝部門分解制造任務，并促使生產車間提出工裝訂貨，由工裝生產單位進行制造。

直升機的設計和生產過程分以下幾個階段：

①根據對直升機的基本要求進行概念設計;②當概念設計通過后，開始對直升機布局進行總體設計，并對主要零件結構等進行分別設計;③總體設計完成后，要對直升機工作時的各項參數、性能規劃、對工裝的要求等進行詳細的設計，最后以設計圖紙作為結論。這是直升機設計方面最重要的階段;④在正式生產前要試制產品，并進行試驗;⑤試驗通過后可以將設計定型;⑥生產定型階段;⑦進入生產階段，即制造廠商開始制造直升機，工裝部門根據圖紙分配給各個生產車間工裝任務，由其制造其中一部分，最后將各個部分進行組裝成型。

在直升機整個外形和結構設計完成之后，直升機制造單位的工藝主管人員依照產品各部分裝配組成情況制訂工藝方案，依據產品設計所發放的產品圖紙與相關信息，確定對各類工裝的需求，隨后工裝設計單位分派具體的工裝設計任務。另外，在設計過程中為保證工裝的剛度和強度，工裝設計人員還要依照經驗增加保險系數，還要進行產品與工裝、工裝與工裝、產品與產品的靜動態干涉檢查。

2.直升機裝配工藝設計的主要內容

直升機裝配工藝設計是一個“自頂向下，逐步求精”的過程，構成直升機裝配工藝設計的基本單元是部件的裝配工藝設計，貫穿于直升機設計、試制和批生產的全過程，為部件裝配提供工藝技術上的準備。部件裝配工藝設計在直升機設計、試制階段的工作重點雖然不同，但其主要內容為：①劃分裝配工藝分離面;②為確保裝配的互換協調性與準確度，選擇合適的工藝方法;③確定各裝配元素之間交接供應技術狀態;④確定裝配定位方法及其基準;⑤選定設備、工具和工藝裝備;⑥裝配順序的確定，包括工步、工序及各組成元素之間的先后關系;⑦零件、標準件和材料的配套;⑧工作場地的工藝布置。

3.直升機產品設計與工藝裝備并行模式的形成

傳統直升機設計方法采用串行方式進行，一旦某個環節出現錯誤，必須按順序返回上一層重新進行相應工作，明顯增加了時間成本與設計人員的負擔。而在引入數字化技術后，直升機的設計工作就由串行變為并行，結構設計、總體設計、工藝設計等可以同時進行，并可以實時制定每一個產品的信息模型，在提高設計效率和質量的同時降低了研制成本。

受直升機事業的發展及周期短、型號多等的影響，傳統的廠所獨立的直升機研制模式已經無法滿足需要，一定要通過信息化手段，采用多廠所協同、聯合研制的新體制，建立一個統一的協同研制環境。協同工作平臺作為管理與產品和生產有關的信息與過程，是實現直升機工裝設計與產品設計并行的關鍵中介，是解決目前問題的最優方案，也是工業生產需求與企業計算機信息化發展到一定階段的必然結果。從而以協同工作平臺為媒介，規范的三維數字化設計、并行設計為主線的全新數字化設計模式應運而生。

4.傳統設計流程與現行并行工程設計方法存在的不足

經過多年的直升機制造實踐，傳統設計方式已經形成了比較成熟的理論和相應的規范，這樣在直升機設計時就有了更多的參考。但是，這種設計方法采用串行方法設計直升機，每一步驟都很繁瑣，當完成幾個步驟后，不但耗費了大量時間，而且設計人員也會感到疲憊，從而影響以下步驟的設計質量，這種問題在傳統直升機設計中不可解決。

采用CAD技術對直升機全機外形和內部結構數字化模型的建立，傳統的工裝設計方法暴露出工作效率低、設計質量欠佳和制造周期長等弱點。CAD系統應用到裝配工裝設計這個專業性很強的領域仍然存在很多不足，主要表現在：第一，不能完全滿足工裝設計思路。第二，由于直升機零件的規格、尺寸等并不是一成不變，即找不到標準模型，所以只能二次開發軟件進行具體工裝的三維數字化定義，效率還是達不到人們的期望。

工裝設計變更一般分為兩種：第一，對于直升機相應部件的尺寸更改，工裝設計時相應的結構、位置等也要更改。第二，直升機內部一個小零件的增加、刪除或者形狀的改變都可能導致總體設計的改變，這時工裝布局結構就要重新設計。

5.結束語

通過將直升機產品設計、工裝設計的并行性和串行性相比之后， 我們會發現并行方法大大優于傳統串行方法， 不但節省時間成本，而且能夠提升直升機質量，并行性設計方法會是以后很長一段時間內的主流方法。以并行設計的協同來緊密連接設計單位和制造單位，共同協作完成新產品研制任務，在協同的基礎上強調設計中的標準化作業，更加注重效率與質量，這對于縮短產品研發周期，快速相應市場的需求，降低研制成本，提高產品的核心競爭力都有著十分重要的意義。所以， 各個企業、單位都要與時俱進，積極跟蹤新技術、新方法，不斷探索創新新的直升機設計、制造技術，從根本上提升自身的競爭力。

參考文獻：

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