飛機裝配工裝組件庫與快速裝配設計

◎郭海陽

一、當前飛機裝配中存在的問題

1.組件資源的共享利用程度不高。

飛機制造中所需的裝配組建數(shù)量較多、形狀多樣，在裝配時必須保證每一種組件對應一種工裝，這樣才能讓組建被牢牢固定，滿足裝配要求。但是在實際工作開展時，雖然組件資源較為豐富和多樣，但是相互之間沒有實現(xiàn)充分的共享。除了會直接影響整機裝配效率外，也有可能因為裝配時選用的組件不合適，而影響到裝配結果，給飛機結構安全留下質量隱患。在飛機裝配作業(yè)數(shù)字化發(fā)展背景下，如何實現(xiàn)組件資源的整合與共享，也成為現(xiàn)階段必須要考慮的問題。

2.設計模型維護不到位。

根據(jù)以往的經(jīng)驗積累，目前飛機制造公司已經(jīng)設計并使用了多種類型的工裝組建，基本上能夠滿足現(xiàn)階段飛機裝配的使用需求，在提升裝機效率方面也發(fā)揮了顯著的作用。但是我們也應當看到，由于維護不到位、管理不科學，一些組件在使用完畢后，隨意放置在車床或其他地方，容易受到污染和損壞。這樣就會導致組件的精度受到影響，對今后的飛機裝配結果也會造成干擾。例如，一些夾緊組件因為受損而不能將裝配工件牢牢固定，就會因為零部件松動而影響裝機質量。

二、飛機裝配工裝組件庫與快速裝配設計

1.組件庫的建立與管理。

要想實現(xiàn)快速裝配設計，首先要建立基于各類工裝組建的數(shù)據(jù)庫，利用計算機和相關軟件，從數(shù)據(jù)庫內實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速調用和整合利用，進而為快速裝配設計提供支持。可以利用掃描儀等設備，對本公司現(xiàn)有的一些工裝組件進行掃描，獲取其三維坐標，然后通過特定的軟件，在計算機中形成三維圖像。將所有工裝組件全部掃描完成后，數(shù)據(jù)集中存儲，形成一個組件庫。考慮到組件庫內數(shù)據(jù)的安全性，還必須設置不同的訪問權限，防止數(shù)據(jù)被破壞、泄露。例如，普通員工只能進行數(shù)據(jù)的查詢和調用，以支持快速裝配設計工作的開展，但是沒有權限進行數(shù)據(jù)更新等操作。而管理人員則具有組件庫的操作權限，例如上傳新的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)維護等。只有定期進行組件庫的維護，才能讓組件資源不斷豐富，在快速裝配設計中發(fā)揮更大的作用。

2.組件庫系統(tǒng)的文件存儲機制。

不同的工位上，由于裝配任務不同，因此所用的工裝組建也存在很大差異。為了實現(xiàn)組件庫內數(shù)據(jù)信息的集中管理和統(tǒng)一調配，必須要引進文件存儲機制，并且由管理中心的數(shù)據(jù)庫服務器進行單獨管理。入庫的產(chǎn)品既有單個零件的設計文件，又有裝配體設計文件。僅僅把裝配體文件上傳到服務器不會保存產(chǎn)品的所有設計信息。因此需要在把裝配體文件上傳到文件服務器的同時，把該文件相關聯(lián)的所有的零件設計文件和子裝配件設計文件一同上傳到文件服務器，并把上傳的文件重新進行命名編號和關聯(lián)設置，系統(tǒng)才可以調用入庫的文件。這項工作需要由組件庫系統(tǒng)自動完成。裝配體的文件關聯(lián)信息保存在產(chǎn)品文件的樹結構中，只有通過CATIA的二次開發(fā)工具CAA，才可以實現(xiàn)對裝配體模型樹的遍歷，查詢關聯(lián)文件。

3.基于參數(shù)的組件實例化調用技術。

本組件庫系統(tǒng)集成了基于參數(shù)的組件實例化調用技術。用戶無需將系列化組件導入產(chǎn)品模型，或是將原有參考文檔下載到自己的工作目錄下，然后再通過復雜的參數(shù)選擇和設置得到所需的產(chǎn)品實例。通過實例化調用導入的組件就是設計者所需要的特定產(chǎn)品模型，使得在導入產(chǎn)品的同時，完成系列產(chǎn)品的參數(shù)配置工作。實例化功能會對所有實例化的對象進行重新編號，包括裝配體文件和與其關聯(lián)的零件文件，以區(qū)分實例化對象和它所引用的參考文檔。實例化調用不僅針對單個零件系列，對于由裝配體構成的系列組件同樣適用。

使用者通過客戶端的人機交互界面，在“檢索欄”中輸入想要查詢組件的關鍵信息，然后點擊搜索后，就會在顯示欄中將所有符合檢索條件的組件列出。使用者可以快速瀏覽，并準確定位自己想要使用的目標參數(shù)。然后將該組數(shù)據(jù)選種，并將其從組件庫中導出。導出的信息會直接進入到預裝配組件的控制終端，然后在顯示屏上展示出三維組件模型。使用者可以直觀的了解該模型是否符合使用要求，并對存在瑕疵的地方，進行在線修改，提高了組件模型的設計精度。

4.工裝快速裝配設計的實現(xiàn)。

所謂裝配設計，就是通過定義預裝配部件和導入產(chǎn)品的一對或若干對幾何特征的約束，從而確定二者的空間位置關系。快速裝配是指針對在某一裝配模型中裝配多組相同規(guī)格零組件的情況，在定義零組件的裝配特征和分析零組件與裝配模型之間約束關系特點的基礎上，實現(xiàn)用戶在裝配模型上選擇較少的裝配約束幾何元素，自動定義約束關系，從而實現(xiàn)零組件的快速成批裝配。

由于飛機裝配中零件的種類多、樣式豐富，在運用快速裝配設計時，可以批量化的選擇添加組件模型信息。另外，還可以利用計算機自動檢查工件與組件之間的適配信息，如果兩者適配，則完成快速裝配；反之，則計算機自動提示兩者之間存在的信息差異，方便技術人員找到問題所在，并重新調整組件信息。

以螺紋連接件的裝配設計為例，用戶只需選中預裝配產(chǎn)品的一個孔，系統(tǒng)會通過高亮顯示的方式提取出該產(chǎn)品上所有具有相同直徑的孔，提示用戶是否為所有選中的孔進行相同的裝配操作。由于被導入產(chǎn)品的裝配特征已經(jīng)發(fā)布，用戶無需對導入組件的幾何元素進行選取工作。此時經(jīng)用戶確認，即可添加正確的約束關系，一次性完成多個螺栓的裝配設計。

三、結語

信息技術在飛機制造領域的應用正變得越來越廣泛，依托信息技術優(yōu)勢，在提高裝配精度和效率方面，作用顯著。通過建立裝配工裝組件庫，可以通過掃描等方式，在計算機上展示各類組件的三維模型，然后利用相關的軟件完成快速裝配設計，極大的減輕了人工壓力，也推動了飛機裝配向自動化、高精度、高效率等方向的發(fā)展。