數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)在L15飛機中的應(yīng)用

周 沖

（洪都航空工業(yè)集團,南昌330024）

數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)在L15飛機中的應(yīng)用

周 沖

（洪都航空工業(yè)集團,南昌330024）

介紹了數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)在飛機制造過程中的作用，分析了該技術(shù)在L15飛機研制中的應(yīng)用情況以及取得的成效。

教練機；數(shù)字化預(yù)裝配（DPA），單一數(shù)據(jù)源

0 引言

L15高教機是我公司新研制的先進的第三代雙發(fā)超音速高級教練機，它采用了先進的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進行設(shè)計，建立了全機三維外形數(shù)模及三維數(shù)字電子樣機，采用DPD的單一數(shù)據(jù)源，以數(shù)字量傳遞方式為主并結(jié)合模擬量傳遞的綜合協(xié)調(diào)工作法協(xié)調(diào)，充分利用數(shù)字量傳遞方式與模擬量傳遞方式兩者的優(yōu)點，以提高協(xié)調(diào)準確度和提高工作效率為核心，最大限度的減少協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，提高各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)準確度，在統(tǒng)一的飛機坐標基準下利用CATIA軟件的應(yīng)用模塊進行產(chǎn)品、工裝數(shù)字化預(yù)裝配工作，進行產(chǎn)品及工裝的設(shè)計協(xié)調(diào)。通過數(shù)字化預(yù)裝配（DPA），進行干涉性、協(xié)調(diào)性、可制造性、可裝配性、可安裝性的檢查。

進行數(shù)字化預(yù)裝配的目的是為了大幅度地減少飛機研制過程中的設(shè)計錯誤、設(shè)計更改和返工現(xiàn)象。也就是在產(chǎn)品數(shù)據(jù)集發(fā)放之前，盡量做好產(chǎn)品數(shù)字化模型的計算機裝配仿真模擬工作，確保產(chǎn)品各構(gòu)件之間有良好的配合。因此可避免重大設(shè)計問題流入制造中造成返工、報廢及延誤周期，從而縮短研制周期，提高技術(shù)水平，提高制造質(zhì)量。

1 數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)應(yīng)用

1）針對前起落架及護板的交點、外形及其收放運動軌跡、間隙；主起落架及艙門的交點、外形及其收放運動軌跡、間隙；座艙蓋、襟翼、副翼、方向舵、升降舵、減速板等運動件的交點及活動間隙；發(fā)動機艙門-機身、發(fā)動機-機身、垂直安定面-機身、機身-機翼等相互之間的交點、外形間隙等，對其所有的有互換協(xié)調(diào)要求的組件、部件的協(xié)調(diào)部位，都要求進行數(shù)字化預(yù)裝配，以驗證設(shè)計是否合理。

2）對于機身的前設(shè)備艙段、座艙段組件；發(fā)動機艙門、前起落架護板、主起落架艙門等部件；機身前段、機身中段、機身后段等段件的零件之間的結(jié)構(gòu)裝配協(xié)調(diào)關(guān)系，特別是機身機翼整體油箱部件在產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計階段都要對其中每個零件、組件進行數(shù)字化預(yù)裝配。機身油箱預(yù)裝配如圖1所示。

圖1 機翼油箱預(yù)裝配

進行協(xié)調(diào)性、可安裝性的檢查，檢查各相關(guān)零、組件之間是否干涉，確定各零件、組件之間的結(jié)構(gòu)裝配順序，并對裝配順序進行優(yōu)化，確定合理的裝配流程。

3）針對機身機翼接頭精加工困難問題，在工藝設(shè)計階段對接頭產(chǎn)品與精加工定位器工裝之間進行數(shù)字化預(yù)裝配設(shè)計，在保證有加工通路的情況下，確定可行的精加工方案，選取合適的精加工設(shè)備及刀具。

4）選擇較復(fù)雜的機身、機翼整體油箱部件通過數(shù)模進行數(shù)字化預(yù)裝配協(xié)調(diào)，利用數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)，組織工藝人員進行工藝設(shè)計，編制相應(yīng)的裝配指令A(yù)O，并按AO順序?qū)C身整體油箱部分零件的定位進行數(shù)字化預(yù)裝配，形成電子教材，以供技術(shù)人員及操作工人培訓(xùn)之用，提高培訓(xùn)、操作的質(zhì)量及效率。

5）機身、機翼整體油箱部分導(dǎo)管在設(shè)計階段或在制造安裝前，進行數(shù)字化預(yù)裝配和協(xié)調(diào)性檢查，確定準確的導(dǎo)管尺寸以及安裝位置，可大大減少飛機導(dǎo)管取實樣制造的工作量，縮短飛機整體油箱的裝配周期。機身油箱導(dǎo)管預(yù)裝配如圖2所示。

圖2 機身油箱導(dǎo)管預(yù)裝配

6）前起落架機輪護板、主起落架各艙門樣件及裝配工裝，前風(fēng)擋樣件及裝配架、發(fā)動機前中后艙門裝配架等工裝采用了三維數(shù)字化設(shè)計，建立了樣件及型架卡板的三維數(shù)學(xué)模型，設(shè)計過程中采用數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)，在工裝與工裝之間、工裝與產(chǎn)品之間進行數(shù)字化預(yù)裝配，把零、組件按相關(guān)工裝上的定位器定位，檢查相互間的協(xié)調(diào)性。把標準工裝的標高位置與相關(guān)工裝的標高位置對映起來，檢查工裝的設(shè)計是否正確。這樣大大提高工裝設(shè)計的可靠性、可行性及準確性，并全面提高工裝的設(shè)計質(zhì)量。

2 應(yīng)用效果

1）在新機研制過程中，采用飛機數(shù)字樣機設(shè)計技術(shù)，以三維數(shù)模為基礎(chǔ)，通過虛擬裝配技術(shù)，運動仿真技術(shù)的運用，實現(xiàn)了自上而下的1：1的精確裝配，完成了飛機結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)和干涉檢查以及仿真模擬分析，并以三維數(shù)模及二維圖樣的形式發(fā)放。模線繪制、樣板制造以及數(shù)控零件的加工等，大多數(shù)是建立在三維模型基礎(chǔ)上，從而在確保了設(shè)計、制造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，高效地完成研制任務(wù)。

2）在產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計時，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的形狀特征、精度特征，真實地模擬產(chǎn)品三維裝配過程，在計算機上進行了以仿真為中心的虛擬裝配、干涉分析等，并通過統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)飛機三維設(shè)計過程與飛機零部件制造、裝配過程的高度統(tǒng)一。

3）對主起落架艙門、發(fā)動機艙門、座艙等部件裝配工藝裝備的設(shè)計采用與飛機產(chǎn)品同樣的設(shè)計方法和設(shè)計環(huán)境，建立了飛機裝配工藝裝備的三維數(shù)學(xué)實體模型，進行工裝零件虛擬裝配，以滿足飛機裝配工藝。針對飛機機身整體油箱部件、后機身段件的主要結(jié)構(gòu)件采用整體件的結(jié)構(gòu)特點，對產(chǎn)品采用三維數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)進行工藝過程設(shè)計，從而減少了裝配工藝裝備和機械加工等工藝裝備數(shù)量。

4）主起落架下艙門及隨動艙門采用數(shù)字化方法制造，艙門樣件、裝配型架卡板均采用數(shù)字化設(shè)計，并采用數(shù)字化預(yù)裝配，在工裝設(shè)計階段已實現(xiàn)工裝數(shù)字化協(xié)調(diào)，因此，產(chǎn)品試裝過程中工裝故障相對以往大大減少。

3 結(jié)語

數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)此次在工藝方面進行了初步的研究應(yīng)用，節(jié)省了工藝設(shè)計及工藝準備周期，大大減少了研制生產(chǎn)中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)問題，同時也積累了一些數(shù)字化預(yù)裝配的經(jīng)驗,取得了很好的效果。

[1]范玉青.現(xiàn)代飛機制造技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005.2.

（收艦日期：2011-06-28）

>>>作者簡介

周沖，男，1976年10月出生，2000年畢業(yè)于沈陽航空工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)從事飛機的部件裝配協(xié)調(diào)工作。

Application of Digital Pre-Assembly Technique on L15 Aircraft

Zhou Chong
(Hongdu Aviation Industry Group,Nanchang 330024)

This paper introduces the function of digital pre-assembly technique used in process of aircraft manufacturing,and analyzes the application of this technique as well as achieved fruit during development of L15 aircraft.

Trainer;Digital Pre-Assembly(DPA);Single date source