飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù)探究

趙成

（西安飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，西安 710089）

1 引言

在飛機(jī)制造過程中，往往需要投入大量成套的工藝裝備，且需要大量的人力、物力和財(cái)力等資源。從傳統(tǒng)的工裝研制模式來看，實(shí)際的設(shè)計(jì)和制造工程需要大量的工藝裝備，且需要的生產(chǎn)周期長、投入成本高，難以滿足新時(shí)期的飛機(jī)研制需求，這就要求相關(guān)技術(shù)人員充分考慮工裝的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。基于此，文章闡述了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造的相關(guān)內(nèi)容，分析了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造中存在的問題，研究了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

2 飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造相關(guān)內(nèi)容分析

飛機(jī)結(jié)構(gòu)具有剛度小、尺寸大、制造要求高等特點(diǎn)，為了保證飛機(jī)制造的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性，在實(shí)際制造過程中，需要使用大量成套的工藝裝備，投入大量的人力、資金，且研制周期和制造成本占據(jù)大量的比重。在新時(shí)期的發(fā)展中，很多生產(chǎn)航空主機(jī)的廠家承接了多種型號的飛機(jī)研制任務(wù)，這就需要根據(jù)現(xiàn)有的工裝研制模式、工藝裝備完成研制工作，以滿足研制生產(chǎn)新型號機(jī)型的需求[1]。

3 飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造中存在的問題

3.1 新型飛機(jī)研究制造中的問題

在制造航空主機(jī)時(shí)，很多生產(chǎn)廠家需要在一定時(shí)間內(nèi)完成多種型號的機(jī)型研制和加工工作，這就在很大程度上增加了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造工裝的難度，使得實(shí)際的生產(chǎn)任務(wù)無法滿足生產(chǎn)計(jì)劃的需求。同時(shí)，飛機(jī)工裝制造部門的生產(chǎn)能力有待提高，在實(shí)際飛機(jī)工藝裝備生產(chǎn)中，很多新型的工藝裝備無法得到有效開發(fā)和研制，造成這一問題的主要原因不僅是飛機(jī)工藝裝備型號較多，還對飛機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平提出了越來越高的要求。因此，技術(shù)裝備部門應(yīng)該積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)新工藝,新設(shè)備，不斷提高自身的制造能力，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)研制工作的順利實(shí)施[2]。

3.2 飛機(jī)工裝結(jié)構(gòu)不合理

在新時(shí)期的發(fā)展中，我國飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造主要沿用前蘇聯(lián)的方法，與發(fā)達(dá)國家的航空企業(yè)相比存在很多問題，如裝配型架結(jié)構(gòu)過于笨重、占地面積和制造周期無法滿足相關(guān)要求，這就在一定程度上增加了飛機(jī)的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和資金成本。例如，波音、空客工裝結(jié)構(gòu)比較簡便、重量輕，其模塊化設(shè)計(jì)的柔性好，但飛機(jī)制造中的主要工裝結(jié)構(gòu)是裝配型架，裝配型架的設(shè)計(jì)和制造是飛機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中的重點(diǎn)內(nèi)容。為了確保裝配過程中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、定位的準(zhǔn)確性，相關(guān)部門主要應(yīng)用剛性結(jié)構(gòu)的裝配型架，且保證一套型架用于一個(gè)裝配對象。因此，在飛機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，相關(guān)部門應(yīng)大力制造裝配型架。

在傳統(tǒng)的裝配型架安裝過程中，往往會使用大量的定位件，如何實(shí)現(xiàn)定位件的快速安裝,拆卸和產(chǎn)品定位，縮短安裝、定位時(shí)間，提高工裝制造和產(chǎn)品裝配的效率，這就要求相關(guān)部門借鑒發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新并完善傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，節(jié)約飛機(jī)設(shè)計(jì)制造的時(shí)間[3]。

3.3 工裝設(shè)計(jì)水平不高

在新時(shí)期，我國工裝設(shè)計(jì)水平還比較落后，工裝生產(chǎn)效率比較低，這就需要縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，更快地完成飛機(jī)產(chǎn)品工裝生產(chǎn)。目前，我國工裝研制普遍使用原有的串行模式，其主要內(nèi)容是根據(jù)固定順序完成生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性，這種方式比較落后。在調(diào)整傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)時(shí)，需要將結(jié)構(gòu)劃分成和產(chǎn)品數(shù)據(jù)獨(dú)立，只需要基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、依賴產(chǎn)品最終數(shù)據(jù)的專業(yè)結(jié)構(gòu)件，以完成工裝與并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品份額思路。通常情況下，裝配型架標(biāo)準(zhǔn)部分、專用部分的相關(guān)用件尺寸較小，其設(shè)計(jì)和制造過程需要投入的時(shí)間比較少，不需要專業(yè)的大型加工設(shè)備，由于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的尺寸比較大、結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，這就要求相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)用專業(yè)的大型設(shè)備完成加工、設(shè)計(jì)、制造等工作，持續(xù)的時(shí)間比較長。除此之外，產(chǎn)品應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無需引入最終數(shù)據(jù)，僅需要少量的基本數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)飛機(jī)產(chǎn)品的過程中，設(shè)計(jì)制造在發(fā)放產(chǎn)品最終版本后不需要較長時(shí)間就能使專用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造完成。因此，設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品后型架在較短時(shí)間完成裝配。

4 飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù)

4.1 飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造的柔性化

在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，很多先進(jìn)國家的航空企業(yè)普遍使用柔性裝配技術(shù)完成飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)和制造工裝，這種技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低了飛機(jī)工裝的制造成本，為飛機(jī)制造企業(yè)創(chuàng)造了更多的效益。因此，飛機(jī)工裝柔性化制造技術(shù)具有成熟、先進(jìn)等特點(diǎn)，柔性裝配工裝是柔性裝配體系中的重點(diǎn)內(nèi)容，其主要是應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)完成裝配模塊的自動化、重組化，這種形式無需專業(yè)的裝配夾具、型架，在很大程度上降低了飛機(jī)工裝的資金投入，減少了飛機(jī)工裝生產(chǎn)準(zhǔn)備的時(shí)間。

4.2 飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化

飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化包括三方面內(nèi)容，分別是工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)、工裝數(shù)字化制造、工裝數(shù)字化檢測。其中，工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)指的是在三維數(shù)字化環(huán)境中完成工裝結(jié)構(gòu)的零組件設(shè)計(jì)、數(shù)字化預(yù)裝配設(shè)計(jì)工裝；工裝數(shù)字化制造指的是使用數(shù)字化設(shè)計(jì)工裝模型、數(shù)字化加工設(shè)備，加工并裝配工裝的關(guān)鍵特征型面、互換協(xié)調(diào)交點(diǎn)；工裝數(shù)字化檢測指的是應(yīng)用數(shù)字化檢測設(shè)備檢驗(yàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造工裝的過程。飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化改善了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)、制造過程，其主要體現(xiàn)在以下方面：第一，工藝裝備的設(shè)計(jì)制造發(fā)生了改變，三維數(shù)字量代替了傳統(tǒng)技術(shù)中的實(shí)物樣件模擬量，這就在很大程度上減少了工裝數(shù)量，取消了模線樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件、工裝制造樣板等；第二，數(shù)控加工和安裝技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各項(xiàng)工藝裝備制造過程中，改善了傳統(tǒng)的工裝制造分工、生產(chǎn)方式、作業(yè)流程、組織管理模式。在社會的發(fā)展中，我國航空制造業(yè)普遍使用模擬量傳遞的協(xié)調(diào)體系，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣件、模線樣板，完善了飛機(jī)制造企業(yè)工裝制造按專業(yè)分工構(gòu)建的組織體系。除此之外，飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造過程中數(shù)字化技術(shù)使得各項(xiàng)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造軟件、制造設(shè)備的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，合理地優(yōu)化了傳統(tǒng)專業(yè)分工中的資源配置問題，提高了工作的整體效率，為了改善工裝設(shè)計(jì)制造模式，應(yīng)調(diào)整傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置。

4.3 飛機(jī)工裝研究制作的速度化

工裝研發(fā)制造速度是飛機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠家發(fā)展過程中的主要問題之一，直接關(guān)系著工藝設(shè)計(jì)加工生產(chǎn)的順利實(shí)施，其能夠提升設(shè)計(jì)速度和制造速度。第一，在設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)裝備部門應(yīng)建立快速設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫，提升飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)效率；第二，在制造過程中，技術(shù)裝備部門應(yīng)深入分析飛機(jī)工裝的結(jié)構(gòu)，研究工裝的新型結(jié)構(gòu)，實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方式，以提前完成工裝標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工制造，提升工裝生產(chǎn)、裝配的速度創(chuàng)造。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國航空業(yè)發(fā)展十分迅速，很多新型技術(shù)已融入飛機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展中。為了適應(yīng)新形勢的發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)該提升自身的綜合競爭實(shí)力、技術(shù)水平，企業(yè)應(yīng)投入大量的資金，及時(shí)更新相關(guān)設(shè)備，以設(shè)計(jì)出更高技術(shù)的產(chǎn)品，提高飛機(jī)工裝的綜合制造能力。