飞机制造工艺装备模块化设计方法研究

飞机制造工艺装备模块化设计方法研究

摘要 飞机装配架作为飞机制造水平的关键指标，在整个飞机过程中起着非常重要的作用，设计结构确定了模具制造和成本，而且会直接影响飞机开发成本和周期间，而且产品装配的准确性和协调性起着决定性的作用，最终影响到飞机制造的整体质量。本文就飞机制造工艺装备模块化设计方法进行了研究。

關键词 飞机制造工艺；装备；模块化设计

前言

作为飞机制造企业的主要生产工序，做好机械装配工作意义重大。然而，从现阶段我国机械装配工艺水平来看，装配设备类型较为单一，先进高效装配技术应用尚未普及，存在较多问题亟待解决，而机械装配工艺无法忽视，先进高效机械装配工艺不仅是提高机械装配工作效率的基础保障，更是压缩人力劳动投入的有效途径。

1 传统型架的设计方法

对于传统型架的设计方法，通常可以分为设计前期准备工作、方案设计、详细设计和最终设计等四个阶段。工装设计人员还应结合以往的设计经验和具体要求对工装的强度和刚度进行校核，在保证工装功能的同时还要尽可能地节约材料，确保产品装配的协调性。对于前期准备工作，主要包括熟悉产品图纸等设计资料，了解工艺方案和装配方案，考虑是否采用标准工装和模线样板作为协调依据，以保证产品的制造精度和互换协调性。在装配型架结构方面通常采用刚性结构，每套型架只用于一个装配对象，所以飞机制造过程中装配型架的数量很多。型架上安装有多个定位器，以保证产品装配的精度和结构的稳定性。通常而言，飞机的研制周期需要占飞机研制周期的一半以上，因而，装配型架对缩短整个产品的研制周期具有重要意义[1]。

2 装配型架的模块化设计方法

型架的模块化设计是基于工装设计的各种数据库的建立和完善，包括标准件库，工艺数据库，工装典型结构库，参数化模型等。模块化设计对提高工装设计效率是一条简单而有效的途径。此外，针对所使用的设计软件开发辅助设计工具，将设计师从烦琐的操作和重复劳动中解放出来，对提高设计效率也是非常有效的。在数据库的开发过程中，应充分考虑目前工装设计的主流平台，使不同的系统能够互相无缝连接。工装模块化设计的前提是首先应对现有工装的典型结构进行分析总结，提炼出具有通用性的标准结构，使这些标准结构能够提前加工储备。当接到订单后能很快地调用数据库中的模块进行型架的结构设计，且仅需加工一些专用定位件，如此可以大大缩短设计、制造周期[2]。

3 模块化装配工艺设计技术

模块化装配工艺相比传统装配工艺，区别在于工艺设计人员根据装配要求提前参与设计人员的产品设计工作，协助设计人员进行面向装配工艺流程的产品模块划分，使实物的部组件构成与设计的部组件定义保持一致，遵循装配模块定义原则定义整机装配模块，依据工艺总方案仿真验证装配模块之间的交付关系，最终构建装配结构树。在装配结构树中定义每个装配模块实际生产活动所需的产品设计模块、工装、工具/设备、装配关系、人员、生产周期、质量要求等信息，使装配结构树成为企业开展生产组织、成本管理、项目管理、质量管理活动的支撑平台。且装配模块是生产结构中相对独立的单元，能够独立装配，可以通过更新迭代自身性能来升级产品整体性能，而不会影响到产品其他模块。装配模块还拥有一些相同的几何连接口以及输入、输出端口，相同属性的模块在产品系列中可以重用和互换。装配模块的这些特性使得以装配模块为单位进行工艺设计活动生成的装配指令也具备独立、通用的特性，针对这些特性提出装配指令库管理的应用思路。飞机设计构型管理人员根据客户需求创建构型配置，再依据装配指令与其生产对象之间的关联关系，在装配指令库中用程序匹配出与构型配置相匹配的装配指令用于生产。模块化装配可以减少大量的零散零件，可以变串行装配为并行装配，使飞机装配过程朝整洁、系统化发展，提高飞机装配效率，减少协调关系，最终提升产品质量，缩短研制周期。多元化的客户需求，导致飞机产品存在大量的改进和改型，甚至出现同型号飞机不同架次都有可能不同，进而衍生出系列化产品。以飞机众多生产活动中的工艺准备工作举例，当飞机构型配置发生变化时，采用非模块装配工艺技术，需要完全重新针对新构型产品数据进行一整套的飞机改型装配工艺设计，涉及装配站位的重构，甚至有可能会重新研制一套装配工装、工具；采用模块化装配工艺技术，只需要针对新的产品设计模块进行工艺设计，产生新的装配模块，根据构型配置复用未发生变化的装配模块，从而进行装配站位调整最终完成新型号飞机的装配工艺设计工作。

4 飞机制造企业机械装配工艺应用要点

机械装配工艺作为制造企业核心技术及关键工艺，制造企业主要负责向工业部门提供机械设备，例如：运输机械产品、动力机械产品及农业机械产品等，并且面向与国民经济相关部门提供机械设备，例如：冶金机械设备及化工机械设备等。同时，机械装配作为机械装配工艺中重要环节，机械装配合理性是保证机械装配顺利进行的主要因素。从机器制造过程角度来看，机械装配是机器制造的最终环节，其装配质量与机器制造质量存在着密切联系，一旦制造时装配不当，直接影响其机器制造质量，即便零部件质量合格，但是装配出产品难以符合生产要求。从机械装配角度来看，装配过程不止能发现机器设计不合理及不科学问题，更能发现零部件加工质量问题。由此可见，机械装配工艺是机器生产质量检验环节，能帮助技术人员改进设计问题解决加工质量问题，而机械装配工艺基础环节可分为校正调整、配作清洗、连接平衡、验收试验及油漆包装。

5 结束语

综上所述，飞机装配型架模块化的设计对飞机的制造周期、质量、成本等起着至关重要的作用，在进行装配型架设计时，应当通过采用先进的工装设计方法

和技术，减少工装制造成本，缩短飞机研制周期。

参考文献

[1] 李挚.浅析机械装配工艺在飞机制造企业中的应用[J].黑龙江科技信息，2017，（06）：139.

[2] 高磊，吴书磊，高中川.机械装备制造中的先进焊接工装夹具应用研究[J].山东工业技术，2017，（11）：1.