飛機制造中數字化標準工裝的運用分析

石鑫

摘要：數字化標準工裝定義的提出，是以原有協調方法作為前提條件，主要在飛機制造內應用，屬于新興協調方法。數字化標準工裝在實際應用時，是以數字化設計制造技術與數字化測量系統作為基礎條件，有效替代實物標準工裝，推動飛機零件及裝配工件現代化發展建設，有效解決飛機不同部位上存在的協調問題，縮短飛機工件生產制造時間。借助數字化標準工裝實際應用案例，可以有效彰顯出其具備的優越性，提升零件制造獨立性，提升飛機可維護性能，推動飛機制造進一步發展。

關鍵詞：數字化標準工裝；互換協調；飛機制造

飛機裝配主要難題就是零部件在裝配內所存在的互換協調問題，該問題在新型飛機研制上更加突出。產品互換協調一旦出現問題之后，非常容易造成反攻擊及產品質量問題，這樣就延長了飛機生產制造時間。為了能夠有效解決飛機裝配所存在的互換協調問題，研究人員提出了數字化標準工裝。數字化標準工裝在實際應用內，可以讓零件互換協調發生本質性轉變，并且降低飛機研發生產經濟成本，縮短飛機研發時間，提升飛機經濟效益及社會效益。

1數字化標準工裝概念

數字化標準工裝實際主要由兩部分構成，分別為產品協調部位尺寸及幾何形狀、數學模型，還可以成為產品數字化建設的模型一部分，可以為工裝生產制造提供數字化保證。數字化標準工裝定義及應用在飛機數字化設計內應用，為飛機設計制造提供了全新協調手段。

數字化標準工件在實際應用時，可以保證工裝、零組件在幾何形狀及尺寸之間相互轉換，并且借助自身所具備的技術手段，推動產品數字化建設，構建專門測量系統。數字化標準工裝本質就是借助三維模型協調轉換功能，為工裝及定位器數字化協調設計及研發提供依據保證，保證不同產品及工裝之間可以相互協調，設計效果與實物之間并不存在任何差別。數字化標準工裝定義在實際應用中主要可以分為三種形式，分別為三維數學模型、數字化標準工裝定義模型及數字量規。

2以數字化標準工裝定義為協調依據的生產工裝設計及制造

數字化協調方式應用時，工裝協調特征拾取主要為零件工裝及裝配工裝的設計手段，可以有效協調不同工裝在相對協調部位特點。零件工裝在設計完畢之后，設計結果需要儲存到針對性零件工裝數據庫內，裝配工件在設計完畢之后，設計結果需要儲存到針對性裝配工裝數據庫內。就以蒙皮壁板成形膜及裝配工裝所應用的定位器及卡板來說，在對其數字化設計協調流程內，以數字化標準工裝作為定義，協調壁板及骨架零件之間矛盾，保證定位器裝配及成形模相互裝配。數字化協調方式在實際應用時，可以有效替代表面標準樣件，但是在樣件部分位置上所應用的材料相對特殊，進而依舊需要應用實物標工生產，以協調數字化設計制造形式生產。這種協調方式也是數字化設計制造和原有協調形式之間結合的產物，也是劃分二者之間差別主要手段。

3數字化標準工裝數據流

數字化標準工裝數據流是以產品數字化定義所具有的工程數據集作為源頭，也就是在數字化標準工裝在構建模型之后，儲存到針對性裝配工裝數據庫內，進而以協調作為依據，完成裝配工裝操作。數字化標準工裝關鍵部位在協調處理之后，可以為裝配工裝及零件工裝相互協調提供指導設計，進而按照關鍵部位協調工裝生產制造形式，完成工裝定位器及零件工裝設計制造實際要求，最后按照數字化測量系統實際情況，完成工裝定位器裝配工裝實際要求。

4數字化標準工裝的定義及應用實例

本文以兩種不同形式數字化標準工裝作為研究案例，對數字化標準工裝在實際生產中的應用進行深入分析。

4.1數字化標準工裝建模的定義方式

某型號飛機中后機身及后段部位在對接時，借助數字化標準工裝建模定義形式完成相互協調，也就是數字化標準工裝定義另外建模，并不是按照工程數據集進行應用。

4.1.1數字化標準工裝定義

飛機中后機身及后段分別由不同生產企業制造完畢，因此飛機中后機身及后段對接接頭在制造時，也都分別由相對應企業制造。為了保證飛機中后機身及后段可以精確完成協調對接，二者之間對接接頭應該遵循相同數字化標準工裝定義完成協調操作。但是由于二者對接接頭并不是產品，而是隸屬于工裝范圍，就需要借助數字化建模形成表示數字化標準工裝定義操作。

4.1.2以數字化標準工裝定義協調設計制造對接接頭

在對數字化標準工裝定義協調設計制造對接接頭研究時，以后段對接接頭作為研究案例，進而對對接接頭設計制造形式進行了解。任何對接接頭在設計制造時，全部以數字化標準工裝定義作為依據，接頭銷孔尺寸及位置判斷，也是以數字化標準工裝定義作為基礎條件，并且在不同對接接頭上面還設置專門工具球孔，保證對接接頭裝配定位科學合理，裝配內可以實現數字化測量。

對接接頭在飛機上安裝，主要安裝在飛機后段底座上，而在底座上面也應該設置針對性基準工具球孔，完成后段安裝實際操作，在底座上面安裝蒙皮外表，真正實現對接接頭數字化加工設計制造。

4.1.3對接接頭安裝

對接接頭在實際安裝時，是以工具球孔作為基礎條件，借助數字化測量形式，將對接接頭安裝到后段結構上。再以工具球孔作為衡量基準，連接對接接頭及底座，保證飛機后段可達性及操作性，提升底座安裝穩定性能。

4.2以產品數字化定義協調特征為數字化標準工裝定義

一般情況下，協調部位在設計時，并不需要設計專門數字化標準工裝定義，這也表示數字化標準工裝是部件協調主要形式。在對該類部位協調時，數字化標準工裝定義僅僅為產品部分數字化內容定義，在實際協調中還是應該按照產品數字化定義關鍵部位進行協調，例如交點位置數據、尺寸、幾何形狀等，進而實現產品、零件、工裝之間協調設計制造。

就以飛機外形協調來說，正常情況下主要為理論外形，也就是以rods作為協調依據，協調設計完成成形模、座艙玻璃產品及蒙皮壁板協調設計任務。蒙皮壁板卡板定位在進行協調裝配時，應該以產品外觀實際形狀作為協調依據，完成產品部分內容數字化定義，保證產品外形和數字化標準工裝相吻合。以骨架定位來說，工裝定位器及骨架外形在設計制造時，以蒙皮內表面作為協調設計制造依據，進而有效協調蒙皮內表面，完成產品數字化定義。

在對交點協調分析時，以飛機發動機吊掛設計制造作為研究案例，進而對其進行說明。發動機吊掛主要安裝在機身中后段，進而設計人員在實際設計時，就需要保證吊掛及發動機之間具有較高對接協調性能。原有協調主要借助設計生產標注吊掛樣件，同時和前后梁協調規范，在該階段設計中應用數字化標準工裝實現協調。吊掛及發動機在對接協調中，主要存在兩方面內容，首先就是發動機及吊掛前后梁對接協調，然后解釋換向器之間所存在的對接協調。

5結論

數字化標準工裝在實際應用中，可以有效提升協調精確度，例如某型號飛機發動機吊掛在完成初次裝配、應用數字化標準工裝之后，可以有效完成飛機裝配設計實際要求，提升飛機制造精確度，有效解決飛機制造時不同工裝之間所存在的協調問題。endprint