淺析現代飛機裝配型架設計新技術

◎田子山

（作者單位：哈爾濱飛機工業集團有限責任公司）

一、現階段飛機裝配型架設計的方法

1.裝配型架設計過程。

傳統的工裝設計制造采用模線樣板、標準樣件（量規）工作法。模線樣板、標準樣件（量規）作為原始制造和協調依據，通過樣件（量規）的實物外形和交點孔位傳遞產品的外形和交點要求，并保證產品制造過程的協調互換，然后制造表面樣件、過渡工裝等，直至完成型架制造。主要分為四個階段：第一，設計前準備工作，包括消化產品設計資料；了解有關工藝方案和指令性工藝文件；了解裝配內容、裝配程序等。第二，草圖設計或型架設計方案的確定。第三，繪制工作總圖。第四，繪制零件圖。

2.設計方法存在的不足。

結合上文概述，可以發現裝配型架設計的流程比較繁瑣，除此之外，這一設計方法還存在以下不足：首先，采用剛性結構，雖然保證了裝配型架的定位精確，但是每更換一個類型的工件，由于其形狀、結構發生了改變，就需要重新調整一次裝配型架。這樣就需要大量的人工，且操作起來比較麻煩。另外，裝配型架實現精準定位，必須安裝大量的定位器。而定位器由于工作環境、使用壽命等一系列因素的影響，精度并不穩定，這種情況下裝配型架的使用效果也會受到影響。還有就是裝配型架從設計到制作再到投入使用，整個周期較長，效益不理想。基于這些缺陷，必須要加快技術改良，才能更好的維護飛機制造公司的利益。

二、現代飛機裝配型架設計新技術

1.飛機結構與裝配型架的并行設計。

工裝和產品并行設計的一個基本思路是改變傳統的工裝結構，將其劃分為獨立于產品設計數據或只需要基本數據的標準結構和依賴于最終產品數據的專用結構件兩部分。裝配型架的標準結構部分主要有立柱、底座、輔助支撐等，標準結構尺寸相對較大，需用專用大型加工設備，制造周期長。專用部分主要有刻度板、接頭定位件等，專用件一般尺寸較小，設計、加工制造周期短，不需要專門的大型專用設備。因此，在產品設計的初期就可以進行工裝標準結構件的設計制造，當產品最終版本發放后，只需設計制造專用結構就可以進行裝配了。

2.裝配型架的柔性設計。

柔性設計的目的是提高裝配系統的自適應能力，可以針對不同的產品、組件，能夠根據其形狀、結構、尺寸等具體參數，自動化的調節裝配型架，并保證與產品進行包裹式接觸和牢牢固定。同時，配合使用自動化控制系統，每更換一個新的產品后，可以自動掃描并獲取該產品的參數，然后自動調整裝配型架，這樣就實現了在不需要更換裝配型架的基礎上，進行連續作業，因此整體效率會得到明顯的提升。基于柔性設計的裝配型架，在實際應用中表現出了快速調整、靈活應對、簡化流程等一系列特點，實用性較強。另外，柔性裝配模式下，同一套裝置可以適用于大多數產品，通過減少型架數量，進而降低了對于場地空間的占用。目前，基于柔性技術的裝配型架設計已經有了較為普遍的應用。

3.裝配型架的內定位裝配設計。

在剛性較好的骨架零件上預先制出坐標定位孔，裝配時在裝配型架中以骨架零件上的坐標定位孔按相應定位器進行定位，即內定位裝配方法。采用內定位裝配方法，裝配型架結構設計與傳統的型架設計相比有兩大改變：一種是大量采用孔定位件。在剛性好的結構件上，直接利用結構孔定位或者事先在結構件上留取工藝孔。另一種是采用多支點可調支撐。裝配型架在設計時采用多支點可調的支撐形式，以便將地基的不均勻變形對裝配型架精度的影響限制在局部范圍內。這種方式讓型架結構也變得輕巧，焊接框架的截面尺寸普遍減小。另外，采用多支點可調支撐給吊裝、搬運帶來很大的方便。

4.裝配型架的數字化設計。

在飛機制造中，數字化發展是一種必然的趨勢。基于計算機控制和電氣傳動的裝配型架系統，可以實現從獲取產品信息，調控裝配型架，再到完成安裝的全過程自動化。數字化設計的流程及要點為：將待安裝的產品或組件，放置于裝配型架上。此時前端的激光掃描儀可以快速掃描并獲取該產品的三維坐標，并將數據同步到計算機中。利用特定軟件的轉化，在計算機中得到該產品的三維模型。然后計算機發出調控指令，讓裝配型架能夠按照三維模型完成調整，實現制造或安裝。整個流程中全部采用數字化設計、電氣化控制，其優勢主要體現在：其一，實現了靈活調控，保證了整體協調，提高了設計效率和加工精度；其二，出現錯誤的幾率降低，減少了后期返工的問題，對于降低設計成本有明顯幫助。

5.裝配型架的模塊化設計。

模塊化設計可以極大的縮短裝配型架制造周期，保證了在得到設計方案之后，可以在盡可能短的時間內，將裝配型架投入使用。基于模塊化理念的裝配型架設計，對于數據庫本身的規范性和數據樣本的豐富度有著極高的要求。需要采集裝配工裝的各項參數，并將其輸入到標準件庫中。后期無論是裝配型架設計、制造還是投入使用，可以很方便的從標準件庫中獲取目標信息，從而實現了各項工作的自動化。采用模塊化設計還有一個明顯的優勢，就是實現了不同系統之間的無縫連接，對于提高裝配型架的精度，提高其使用效果以及保證加工精度也有很好的保障。

三、結語

隨著飛機制造對精度、效率等方面要求的不斷提升，裝配型架的重要性也得到了進一步的凸顯。傳統的裝配型架設計與制造技術在實際應用中暴露出諸多的不足，必須要加快進行技術創新。其中，柔性化技術、數字化技術、模塊化技術等，在縮短裝配型架設計周期，實現設計制造一體化，以及保證產品安裝精度等方面，體現出了較為理想的應用效果。今后還需要緊跟行業發展和工作需要，不斷進行裝配型架設計技術的創新研發，從而支持飛機制造更高效率和更高質量的開展。