飛機制造工藝裝備模塊化設計方法研究

韓志斌 韓波 王波

摘 要 飛機裝配架作為飛機制造水平的關鍵指標，在整個飛機過程中起著非常重要的作用，設計結構確定了模具制造和成本，而且會直接影響飛機開發成本和周期間，而且產品裝配的準確性和協調性起著決定性的作用，最終影響到飛機制造的整體質量。本文就飛機制造工藝裝備模塊化設計方法進行了研究。

關鍵詞 飛機制造工藝；裝備；模塊化設計

前言

作為飛機制造企業的主要生產工序，做好機械裝配工作意義重大。然而，從現階段我國機械裝配工藝水平來看，裝配設備類型較為單一，先進高效裝配技術應用尚未普及，存在較多問題亟待解決，而機械裝配工藝無法忽視，先進高效機械裝配工藝不僅是提高機械裝配工作效率的基礎保障，更是壓縮人力勞動投入的有效途徑。

1 傳統型架的設計方法

對于傳統型架的設計方法，通常可以分為設計前期準備工作、方案設計、詳細設計和最終設計等四個階段。工裝設計人員還應結合以往的設計經驗和具體要求對工裝的強度和剛度進行校核，在保證工裝功能的同時還要盡可能地節約材料，確保產品裝配的協調性。對于前期準備工作，主要包括熟悉產品圖紙等設計資料，了解工藝方案和裝配方案，考慮是否采用標準工裝和模線樣板作為協調依據，以保證產品的制造精度和互換協調性。在裝配型架結構方面通常采用剛性結構，每套型架只用于一個裝配對象，所以飛機制造過程中裝配型架的數量很多。型架上安裝有多個定位器，以保證產品裝配的精度和結構的穩定性。通常而言，飛機的研制周期需要占飛機研制周期的一半以上，因而，裝配型架對縮短整個產品的研制周期具有重要意義[1]。

2 裝配型架的模塊化設計方法

型架的模塊化設計是基于工裝設計的各種數據庫的建立和完善，包括標準件庫，工藝數據庫，工裝典型結構庫，參數化模型等。模塊化設計對提高工裝設計效率是一條簡單而有效的途徑。此外，針對所使用的設計軟件開發輔助設計工具，將設計師從煩瑣的操作和重復勞動中解放出來，對提高設計效率也是非常有效的。在數據庫的開發過程中，應充分考慮目前工裝設計的主流平臺，使不同的系統能夠互相無縫連接。工裝模塊化設計的前提是首先應對現有工裝的典型結構進行分析總結，提煉出具有通用性的標準結構，使這些標準結構能夠提前加工儲備。當接到訂單后能很快地調用數據庫中的模塊進行型架的結構設計，且僅需加工一些專用定位件，如此可以大大縮短設計、制造周期[2]。

3 模塊化裝配工藝設計技術

模塊化裝配工藝相比傳統裝配工藝，區別在于工藝設計人員根據裝配要求提前參與設計人員的產品設計工作，協助設計人員進行面向裝配工藝流程的產品模塊劃分，使實物的部組件構成與設計的部組件定義保持一致，遵循裝配模塊定義原則定義整機裝配模塊，依據工藝總方案仿真驗證裝配模塊之間的交付關系，最終構建裝配結構樹。在裝配結構樹中定義每個裝配模塊實際生產活動所需的產品設計模塊、工裝、工具/設備、裝配關系、人員、生產周期、質量要求等信息，使裝配結構樹成為企業開展生產組織、成本管理、項目管理、質量管理活動的支撐平臺。且裝配模塊是生產結構中相對獨立的單元，能夠獨立裝配，可以通過更新迭代自身性能來升級產品整體性能，而不會影響到產品其他模塊。裝配模塊還擁有一些相同的幾何連接口以及輸入、輸出端口，相同屬性的模塊在產品系列中可以重用和互換。裝配模塊的這些特性使得以裝配模塊為單位進行工藝設計活動生成的裝配指令也具備獨立、通用的特性，針對這些特性提出裝配指令庫管理的應用思路。飛機設計構型管理人員根據客戶需求創建構型配置，再依據裝配指令與其生產對象之間的關聯關系，在裝配指令庫中用程序匹配出與構型配置相匹配的裝配指令用于生產。模塊化裝配可以減少大量的零散零件，可以變串行裝配為并行裝配，使飛機裝配過程朝整潔、系統化發展，提高飛機裝配效率，減少協調關系，最終提升產品質量，縮短研制周期。多元化的客戶需求，導致飛機產品存在大量的改進和改型，甚至出現同型號飛機不同架次都有可能不同，進而衍生出系列化產品。以飛機眾多生產活動中的工藝準備工作舉例，當飛機構型配置發生變化時，采用非模塊裝配工藝技術，需要完全重新針對新構型產品數據進行一整套的飛機改型裝配工藝設計，涉及裝配站位的重構，甚至有可能會重新研制一套裝配工裝、工具；采用模塊化裝配工藝技術，只需要針對新的產品設計模塊進行工藝設計，產生新的裝配模塊，根據構型配置復用未發生變化的裝配模塊，從而進行裝配站位調整最終完成新型號飛機的裝配工藝設計工作。

4 飛機制造企業機械裝配工藝應用要點

機械裝配工藝作為制造企業核心技術及關鍵工藝，制造企業主要負責向工業部門提供機械設備，例如：運輸機械產品、動力機械產品及農業機械產品等，并且面向與國民經濟相關部門提供機械設備，例如：冶金機械設備及化工機械設備等。同時，機械裝配作為機械裝配工藝中重要環節，機械裝配合理性是保證機械裝配順利進行的主要因素。從機器制造過程角度來看，機械裝配是機器制造的最終環節，其裝配質量與機器制造質量存在著密切聯系，一旦制造時裝配不當，直接影響其機器制造質量，即便零部件質量合格，但是裝配出產品難以符合生產要求。從機械裝配角度來看，裝配過程不止能發現機器設計不合理及不科學問題，更能發現零部件加工質量問題。由此可見，機械裝配工藝是機器生產質量檢驗環節，能幫助技術人員改進設計問題解決加工質量問題，而機械裝配工藝基礎環節可分為校正調整、配作清洗、連接平衡、驗收試驗及油漆包裝。

5 結束語

綜上所述，飛機裝配型架模塊化的設計對飛機的制造周期、質量、成本等起著至關重要的作用，在進行裝配型架設計時，應當通過采用先進的工裝設計方法和技術，減少工裝制造成本，縮短飛機研制周期。

參考文獻

[1] 李摯.淺析機械裝配工藝在飛機制造企業中的應用[J].黑龍江科技信息，2017，（06）：139.

[2] 高磊，吳書磊，高中川.機械裝備制造中的先進焊接工裝夾具應用研究[J].山東工業技術，2017，（11）：1.