飛機裝配工裝與工裝設計的關鍵技術

◎郭海陽

一、向導同步映射技術

1.加權有向工裝設計。

隨著飛機制造工作中對裝配精度要求的日益嚴格，以往的裝配工裝設計由于存在較大的誤差，已經不符合現階段的裝配工作要求，在這種情況下必須要創新設計理念和運用新的設計技術，才能滿足飛機制造的工作要求。加權有向設計可以根據現有設計方案和設計參數，找出其中存在的不足，或是與裝配要求之間存在的差距，進而明確下一步設計優化的方向，在這一過程中實現了工裝設計的不斷提升，保證了始終能夠滿足飛機裝配工裝的設計需要。同時在裝配設計處理中，還應該按照加權有向設計工作處理中的設計任務分配，及時將整體分配設計處理中的原則及對應的設計單元劃分，保障在單元劃分設計處理中，能夠為整體的飛機裝配結構設計奠定基礎。

2.加權有向設計結構矩陣。

加權有向設計結構矩陣指的是在整個裝配式結構設計中，為了將整體的裝配結構設計能力提升而采取的一種結構設計，在其結構設計中以裝配式結構設計中的數據為基礎，及時進行對應的矩陣建設，保障在矩陣建設中，能夠將其裝配結構設計中的對應的矩陣映射實施好，同時還應該按照矩陣設計中的控制要求去及時協調對應的有向結構設計，通過這種有向結構設計能夠為飛機裝配結構設計能力轉化奠定基礎。

支持這一工裝設計技術應用的系統組成主要包括：（1）資源庫。用于存儲各類工裝的數據參數，在進行工裝設計時可以利用計算機快速檢索，尋找到匹配的數據，為工裝設計提供數據支持。（2）設計任務規劃模塊。根據設計思路，自動生成一套設計方案，規劃設計路徑，從而減輕了設計人員的工作壓力。（3）設計結構矩陣和多色集合。在完成工裝結構框架設計的基礎上，填充框架的內部細節，使工裝設計趨于完善，同時又保證了整體協調性。

3.設計過程重組算法。

設計過程重組算法也是在整個飛機裝配式結構設計中需要重點完善的一項結構設計，按照其結構設計中的工裝裝配需求來看，其對應的裝配式結構設計處理中，為了發揮出整體的裝配式設計結構，需要在其結構設計中，及時按照結構設計中的技術處理進行矩陣分解，同時還需要按照矩陣設計處理中的要求，對分解算法實施撕裂式分解，按照其分解處理中的設計要素控制，并且嚴格按照飛機裝配設計中的結構設計進行工裝裝配設計重組。基于重組算法的工裝設計，其優勢在于實現了對每一種類型的工裝組件的個性化設計，確保了能夠匹配飛機制造中更多工件裝配需要，有助于增強裝配設計的實用性。

二、基于概念設計模型的工裝布局結構設計技術

1.裝配工裝設計概念模型。

以往飛機裝配工裝設計常用的輔助工具是CAD，雖然也能夠滿足大多數的設計需求，但是在實際應用中也存在諸多的弊端。例如只能完成各類工裝組件的物理模型設計，無法展示工裝組件的三維立體模型。對于一些結構簡單、形狀規則的工裝組件，CAD 繪圖設計尚能滿足要求，但是在飛機工裝組件中，往往包含了大量精密的、復雜的工裝組件，這種情況下CAD設計的使用性不強。為此，必須要引進模型概念的定義，并基于該定義提出了一種工裝設計概念模型。通過構建概念性模型，可以將原來抽象的、平面的工裝組件設計方案，加入向量結構，將其轉化為直觀的、立體的工裝組件模型。這樣一來，在工裝組件的概念模型中，可以展示更多的設計細節，也方便設計人員作出修改和完善。

2.裝配工裝布局設計。

工裝設計的最終目的是為工裝組件的應用和飛機裝配的開展提供必要的參考。因此，在裝配工裝的布局設計上，也必須從滿足實際裝配需求出發。基于以往的工裝組件使用經驗，把握工裝設計要點，對飛機各個部位裝配中所需工裝組件的類型，具體的結構形式和空間布局等，加以明確說明。以此作為依據，在進行工裝布局設計時，在原來布局方案的基礎上，進行優化調整，從而更好的滿足飛機裝配工裝設計要求。

三、知識驅動裝配工作設計技術

1.基于知識約束條件的接頭器設計。

在工裝設計中，如何實現各類工裝組件在尺寸、形狀等方面的準確定位，一方面直接決定了工裝組件的使用價值，影響著裝配工件的固定與安裝效果；另一方面也會對飛機裝配效率產生影響，進而決定了公司經濟效益。基于知識約束條件的定位接頭器，可以滿足工裝組件設計中對于精準定位的要求。以飛機基準為例，將其設計中的螺旋定位器，以及對應的定位骨架設計中，需要以知識約束條件為例進行詳細的規劃分析，也就是在結構設計中，需要按照知識理論作為整個工裝裝配設計中的關鍵性設計技術，這樣才能滿足整體的裝配設計工作開展需求。

2.鄰接矩陣設計。

鄰接矩陣設計也是飛機裝配工裝設計中需要重點設計的一項因素，對其設計處理中也需要按照飛機裝配設計中的工裝設計技術處理需求，進行科學的裝配設計規劃，以建立鄰區矩陣形式，將整體的裝配設計工作開展整合，這樣才能保障在整體的裝配整合控制中，能夠將整體的裝配控制管理矩陣建設好。需要注意的是，運用鄰接矩陣設計時必須要協調好“設計過程層”與“建模過程層”之間的關系。明確不同工裝組件之間的映射關系，才能提高矩陣設計方案的整體協調，進而為下一步工裝組件的應用奠定基礎。

結語：在飛機裝配要求提升的背景下，不斷創新工裝設計技術，也成為推進飛機裝配效率和整機裝配精度的有效舉措。目前飛機工裝設計已經形成了比較完善的技術體系，其中加權有向工裝設計、概念設計模型、鄰接矩陣設計等等，都有各自的應用優勢，在支持工裝設計和提升工裝應用效果等方面發揮了積極作用。今后還要緊跟飛機裝配的需求，不斷探索和創新工作設計的相關技術，才能更好的支持這一工作的持續優化開展。