航空維修中工裝設計與制造模式分析

陳興

摘 要：實踐證明，受航空維修任務周期持續縮短的影響，航空維修企業對于全新工裝設備需求量不斷擴大，客觀上要求相關技術人員以飛機大修工藝流程為立足點，全面分析傳統航空維修工裝設計及制造流程，著重強調徹底解決飛機工作設計制造期間的常見問題，促使工裝設計及制造模式向制作速度化、研制數字化及設計柔性化等方向轉變。本文以航空維修中工裝設計及制造模式為切入點分析其現存問題，就提出具體的技術手段進行深入探究，旨在為相關從業人員積累更多的工作經驗。

關鍵詞：航空維修；工裝設計；制造模式

航空裝備維修工作水平與解放軍部隊戰斗力間存在著密切聯系，占據著舉足輕重的地位及作用，尤其是航空維修工裝設備中包括專用工具、試驗設備、夾具、底面設備及模具，是實現飛機維修計劃產量指標及提高維修質量的有力保障。同時，航空工裝設備設計制造周期及制造質量不止與飛機維修質量間關系密切，更對于經濟效益、維修進度、自制零部件制造技術水平及航空維修質量控制產生極其深遠的影響[1] 。從航空維修企業角度來看，深受日益擴大維修競爭需求的影響造成飛機維修周期持續縮短，并且航空修理廠肩負起眾多型號飛機維修任務，一旦現有的維修廠工裝研制模式不夠健全則直接延長工裝生產準備周期大大增加維修成本投入。鑒于此，本文針對航空維修中工裝設計與制造模式的研究具有重要現實意義。

1、航空工裝設計及制造的技術現狀

從研究角度來看，有學者已深入研究飛機工裝產品信息集成方法全面分析歸納各類工裝設計制造信息，基本明確工裝設計及制造的協同流程，搭建以MBD模型為基礎的設計制造集成框架，并且于VS2005開發平臺實現CAPP、PDM及CATIA等計算機應用系統集成的目標，滿足有效組織管理工裝信息的需求。同時，有學者以知識本體工裝設計本體模型為基礎提出以本體工裝設計知識為基礎的檢索方法及以知識流為基礎的工裝設計知識推送方法，甚至以平尾前梁裝配型架為例進行示范驗證[2] 。此外，出現工裝設計數字化及制造技術研究實例，基本闡述數字化工裝設計所包含的關鍵性技術內容及技術原理。

2、航空維修中工裝設計及制造模式

按維修深度、維修廣度及所處場所，航空維修可分為基地級維修、中繼級維修及基層級維修3個級別[3] 。其中，基地級維修指航空裝備直接使用單位直接進行的裝備維修作業，例如：輕度戰傷飛機檢修、飛機結構小修、普通性改裝、定期檢修、周期性檢測及日常維護保養等；中繼級維修指航空機構直接進行裝備維修作業，例如：戰傷飛機搶修、較大程度改裝、部分零配件修配制造、機載設備及機件中修及大修、飛機機體結構中修等；基地級維修指專業航空維修廠或航空裝配制造廠直接進行的裝備維修作業，例如：飛機搶修技術支援或搶修支援、零配件制造、事故修理、復雜程度改裝及航空設備大修等。

相較于其他2級維修，基地級維修（又稱飛機整體大修）所遭遇的情況最為復雜，是航空維修最高級別，并且飛機大修工藝流程中各個工序維修工裝均存在著明顯差異性。按功用分類，工藝裝備可分為調試工裝、裝配工裝、零部件維修工裝及分解工裝等[4] 。其中，零部件維修工裝可細分為大零部件維修工裝及小零部件維修工裝，尤其小零部件維修工裝往往于小零部件修理裝配期間完成，能滿足維修人員拆解、裝配及維修功能夾具或工具的要求，而此類工裝需求往往由工人提出且委托于自行制造部門或工裝設計制造部門；裝配工裝指大部件裝配期間支撐定位產品的零部件，用于保持零部件間位置關系滿足生產裝配的要求。

相較于飛機制造企業中工裝設計制造，飛機維修工廠維修全新機型時要求制造企業提供相應的飛機技術資料文檔，例如：工藝圖紙等，往往不包含提供相對應的工裝設計制造資料。一旦工裝設計及制造周期過長則阻礙維修企業工裝設計及制造的工作進度。目前我國現有的剛性化工裝設計及制造模式極易出現維修任務過重或機型維修任務間失衡的問題，無法徹底滿足維修任務的要求。同時，當前我國飛機制造工裝研制模式限制飛機維修的工裝類型，一旦多功能工裝夾具數量過少則無法保證維修質量及裝配質量，促使維修質量提升無法脫離技術人員的支持。

現階段我國航空維修工裝設計流程相對復雜，包括提出飛機設計圖紙、提出飛機工裝需求、制定飛機工裝總體設計方案、制定飛機工裝詳細設計方案、做好工裝制造前期準備、加工工裝零部件、裝配工裝零部件及工裝交付使用等環節[5] 。由此可見，飛機維修企業采取兼顧制造、工藝及設計的傳統工裝制造模式，具有周期漫長、成本昂貴、設計制造工作量大及一致性較差等鮮明特點，存在影響工裝產品質量穩定性的可能性。伴隨我國工業體系不斷健全，工藝裝備得到迅猛發展，特別是高精尖行業，但是航空維修企業尚未形成成熟的體系且工裝研制時間較長，往往出現大量的重復性設計工作，難以取得令人滿意的經濟效益。

3、航空維修中工裝設計及制造的發展趨勢

目前我國飛機工裝設計逐步向柔性化方向轉變且研制向數字化方向轉變，一定程度上加快飛機工裝研究制作發展速度。從飛機維修企業角度來看，受維修機型數量不斷增加的影響，促使飛機維修企業對全新機型工裝研制需求不斷擴大，而工裝柔性設計制造技術能滿足飛機維修企業修理多種機型的需求。其中，柔性化指工裝具備快速重新構造調整的能力，即1套工裝擁有多個產品裝配線路，而工裝模塊化設計是柔性化設計的重要指標，柔性工裝由多個可重構模塊單元共同組成，每個模塊單元可設計單獨的模塊集，突出工裝特定的功能。由此可見，工裝柔性化設計能減少產品生產準備周期控制總體制造成本投入。

同時，工裝研制數字化涉及檢測、制造及設計等方面內容。由于現階段我國航空維修企業實行傳統制造模式，其研制精度往往較低，直接影響飛機維修裝配質量，限制航空維修技術長遠發發展，而飛機工裝設計制造數字化主張利用三維數字化場景數字化處理飛機結構零部件裝配作業，甚至設計飛機工裝模型期間無法脫離數字化處理技術的支持，即重要特征面及交互點間相互協調實行數字化處理，有效彌補傳統工裝設計制造模式的不足。此外，我國大部分飛機維修企業工裝制造以生產速度過于緩慢為集中表現，不同程度上延長維修周期，對于企業長遠發展產生極其不利的影響，客觀上要求技術人員不斷提高工裝設計效率，全面分析典型飛機工裝結構。

4、結語

通過本文探究，認識到近幾年來，航空修理廠先后肩負起眾多型號飛機維修任務，一旦現有的維修廠工裝研制模式不夠健全則直接延長工裝生產準備周期大大增加維修成本投入。由此可見，飛機工裝設計制造逐步成為制約航空維修的主要因素。因此，相關技術人員秉持實事求是的工作原則，做好航空維修工裝設計制造工作規范工作設計制造流程，全面分析飛機維修工裝設計及制造的技術問題，提出具體的發展趨勢及技術要點，進一步推動航空修理技術進步及長遠發展。

參考文獻：

[1] 鮑夢瑤，潘超.國際民航組織關于維修機構審批和全球認可提案的制定與研究[J].航空維修與工程，2018（11）

[2] 楊陽.風險矩陣在民航機務維修質量風險管理中的應用[J].中國戰略新興產業，2018（44）

[3] 蘇亨鋦.測試數據下的航空裝備視情維修研究[J].設備管理與維修，2018（21）

[4] 劉振敏.改革開放與中國航空業？民航維修業篇 MRO產業的發展與變革[J].大飛機，2018（10）

（作者單位：航天模夾具制造有限責任公司）