直升機裝配工藝裝備設(shè)計方法淺析

聶永福

摘 要：隨著科技進(jìn)步，在直升機產(chǎn)品設(shè)計與制造上越來越多的采用信息化技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，現(xiàn)代設(shè)計方法更好地推動了直升機設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，而加入了集成化軟件之后對直升機制造也產(chǎn)生了積極影響。本文就直升機產(chǎn)品設(shè)計與工藝裝備并行設(shè)計方法做了簡要分析。

關(guān)鍵詞：直升機產(chǎn)品設(shè)計與工藝;裝備并行設(shè)計

引言

直升機制造技術(shù)一直在不斷革新，近年來更是發(fā)生了根本性變革。傳統(tǒng)直升機制造方法大多為設(shè)計成型模板，然后根據(jù)模板進(jìn)行零件、樣件的制作和裝配，而現(xiàn)在的制造技術(shù)已經(jīng)更多趨于數(shù)字化，樣機制作、裝配技術(shù)等都已與計算機技術(shù)相聯(lián)系。雖然新技術(shù)的應(yīng)用對于直升機制造有很大的推動作用，但同時也要求了更高的工裝設(shè)計和制造技術(shù)。作為有高技術(shù)含量的產(chǎn)品，當(dāng)采用新技術(shù)時，即代表舊有技術(shù)即將過時，所以在設(shè)計思想、技術(shù)和方法方面都需要相關(guān)人員有質(zhì)的轉(zhuǎn)變，只有接受直升機制作新技術(shù)的復(fù)雜化和綜合化，才能做好轉(zhuǎn)變工作。

1.傳統(tǒng)直升機產(chǎn)品設(shè)計和工藝裝備設(shè)計過程

傳統(tǒng)的直升機產(chǎn)品設(shè)計與工藝裝備設(shè)計的分隔界面非常嚴(yán)格。直升機產(chǎn)品新研型號在論證總體方案之后，進(jìn)入具體產(chǎn)品設(shè)計，完成對產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計后，制造廠工藝部門分解制造任務(wù)，并促使生產(chǎn)車間提出工裝訂貨，由工裝生產(chǎn)單位進(jìn)行制造。

直升機的設(shè)計和生產(chǎn)過程分以下幾個階段：

①根據(jù)對直升機的基本要求進(jìn)行概念設(shè)計;②當(dāng)概念設(shè)計通過后，開始對直升機布局進(jìn)行總體設(shè)計，并對主要零件結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分別設(shè)計;③總體設(shè)計完成后，要對直升機工作時的各項參數(shù)、性能規(guī)劃、對工裝的要求等進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計，最后以設(shè)計圖紙作為結(jié)論。這是直升機設(shè)計方面最重要的階段;④在正式生產(chǎn)前要試制產(chǎn)品，并進(jìn)行試驗;⑤試驗通過后可以將設(shè)計定型;⑥生產(chǎn)定型階段;⑦進(jìn)入生產(chǎn)階段，即制造廠商開始制造直升機，工裝部門根據(jù)圖紙分配給各個生產(chǎn)車間工裝任務(wù)，由其制造其中一部分，最后將各個部分進(jìn)行組裝成型。

在直升機整個外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后，直升機制造單位的工藝主管人員依照產(chǎn)品各部分裝配組成情況制訂工藝方案，依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計所發(fā)放的產(chǎn)品圖紙與相關(guān)信息，確定對各類工裝的需求，隨后工裝設(shè)計單位分派具體的工裝設(shè)計任務(wù)。另外，在設(shè)計過程中為保證工裝的剛度和強度，工裝設(shè)計人員還要依照經(jīng)驗增加保險系數(shù)，還要進(jìn)行產(chǎn)品與工裝、工裝與工裝、產(chǎn)品與產(chǎn)品的靜動態(tài)干涉檢查。

2.直升機裝配工藝設(shè)計的主要內(nèi)容

直升機裝配工藝設(shè)計是一個“自頂向下，逐步求精”的過程，構(gòu)成直升機裝配工藝設(shè)計的基本單元是部件的裝配工藝設(shè)計，貫穿于直升機設(shè)計、試制和批生產(chǎn)的全過程，為部件裝配提供工藝技術(shù)上的準(zhǔn)備。部件裝配工藝設(shè)計在直升機設(shè)計、試制階段的工作重點雖然不同，但其主要內(nèi)容為：①劃分裝配工藝分離面;②為確保裝配的互換協(xié)調(diào)性與準(zhǔn)確度，選擇合適的工藝方法;③確定各裝配元素之間交接供應(yīng)技術(shù)狀態(tài);④確定裝配定位方法及其基準(zhǔn);⑤選定設(shè)備、工具和工藝裝備;⑥裝配順序的確定，包括工步、工序及各組成元素之間的先后關(guān)系;⑦零件、標(biāo)準(zhǔn)件和材料的配套;⑧工作場地的工藝布置。

3.直升機產(chǎn)品設(shè)計與工藝裝備并行模式的形成

傳統(tǒng)直升機設(shè)計方法采用串行方式進(jìn)行，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，必須按順序返回上一層重新進(jìn)行相應(yīng)工作，明顯增加了時間成本與設(shè)計人員的負(fù)擔(dān)。而在引入數(shù)字化技術(shù)后，直升機的設(shè)計工作就由串行變?yōu)椴⑿?，結(jié)構(gòu)設(shè)計、總體設(shè)計、工藝設(shè)計等可以同時進(jìn)行，并可以實時制定每一個產(chǎn)品的信息模型，在提高設(shè)計效率和質(zhì)量的同時降低了研制成本。

受直升機事業(yè)的發(fā)展及周期短、型號多等的影響，傳統(tǒng)的廠所獨立的直升機研制模式已經(jīng)無法滿足需要，一定要通過信息化手段，采用多廠所協(xié)同、聯(lián)合研制的新體制，建立一個統(tǒng)一的協(xié)同研制環(huán)境。協(xié)同工作平臺作為管理與產(chǎn)品和生產(chǎn)有關(guān)的信息與過程，是實現(xiàn)直升機工裝設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計并行的關(guān)鍵中介，是解決目前問題的最優(yōu)方案，也是工業(yè)生產(chǎn)需求與企業(yè)計算機信息化發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。從而以協(xié)同工作平臺為媒介，規(guī)范的三維數(shù)字化設(shè)計、并行設(shè)計為主線的全新數(shù)字化設(shè)計模式應(yīng)運而生。

4.傳統(tǒng)設(shè)計流程與現(xiàn)行并行工程設(shè)計方法存在的不足

經(jīng)過多年的直升機制造實踐，傳統(tǒng)設(shè)計方式已經(jīng)形成了比較成熟的理論和相應(yīng)的規(guī)范，這樣在直升機設(shè)計時就有了更多的參考。但是，這種設(shè)計方法采用串行方法設(shè)計直升機，每一步驟都很繁瑣，當(dāng)完成幾個步驟后，不但耗費了大量時間，而且設(shè)計人員也會感到疲憊，從而影響以下步驟的設(shè)計質(zhì)量，這種問題在傳統(tǒng)直升機設(shè)計中不可解決。

采用CAD技術(shù)對直升機全機外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型的建立，傳統(tǒng)的工裝設(shè)計方法暴露出工作效率低、設(shè)計質(zhì)量欠佳和制造周期長等弱點。CAD系統(tǒng)應(yīng)用到裝配工裝設(shè)計這個專業(yè)性很強的領(lǐng)域仍然存在很多不足，主要表現(xiàn)在：第一，不能完全滿足工裝設(shè)計思路。第二，由于直升機零件的規(guī)格、尺寸等并不是一成不變，即找不到標(biāo)準(zhǔn)模型，所以只能二次開發(fā)軟件進(jìn)行具體工裝的三維數(shù)字化定義，效率還是達(dá)不到人們的期望。

工裝設(shè)計變更一般分為兩種：第一，對于直升機相應(yīng)部件的尺寸更改，工裝設(shè)計時相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、位置等也要更改。第二，直升機內(nèi)部一個小零件的增加、刪除或者形狀的改變都可能導(dǎo)致總體設(shè)計的改變，這時工裝布局結(jié)構(gòu)就要重新設(shè)計。

5.結(jié)束語

通過將直升機產(chǎn)品設(shè)計、工裝設(shè)計的并行性和串行性相比之后， 我們會發(fā)現(xiàn)并行方法大大優(yōu)于傳統(tǒng)串行方法， 不但節(jié)省時間成本，而且能夠提升直升機質(zhì)量，并行性設(shè)計方法會是以后很長一段時間內(nèi)的主流方法。以并行設(shè)計的協(xié)同來緊密連接設(shè)計單位和制造單位，共同協(xié)作完成新產(chǎn)品研制任務(wù)，在協(xié)同的基礎(chǔ)上強調(diào)設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，更加注重效率與質(zhì)量，這對于縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，快速相應(yīng)市場的需求，降低研制成本，提高產(chǎn)品的核心競爭力都有著十分重要的意義。所以， 各個企業(yè)、單位都要與時俱進(jìn)，積極跟蹤新技術(shù)、新方法，不斷探索創(chuàng)新新的直升機設(shè)計、制造技術(shù)，從根本上提升自身的競爭力。

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