分析直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝裝備并行設(shè)計(jì)方法

楊艷

摘 要：隨著科技進(jìn)步，在直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)方法更好地推動(dòng)了直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，而加入了集成化軟件之后對(duì)直升機(jī)制造也產(chǎn)生了積極影響。本文就直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝裝備并行設(shè)計(jì)方法做了簡要分析。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝 裝備并行設(shè)計(jì) 分析

中圖分類號(hào)：TP13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0064-01

直升機(jī)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(jī)制造方法大多為設(shè)計(jì)成型模板，然后根據(jù)模板進(jìn)行樣件、零件的制作和裝配，而現(xiàn)在的制造技術(shù)已經(jīng)更多趨于數(shù)字化，樣機(jī)制作、裝配技術(shù)等都已與計(jì)算機(jī)技術(shù)相聯(lián)系。雖然新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于直升機(jī)制造有很大的推動(dòng)作用，但同時(shí)也要求了更高的工裝設(shè)計(jì)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(shí)，即代表舊有技術(shù)即將過時(shí)，所以在設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)過程

傳統(tǒng)直升機(jī)在設(shè)計(jì)中常常把產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)分離開，兩者只有呈遞關(guān)系，不具備并行關(guān)系。而設(shè)計(jì)流程主要為：當(dāng)確定所研制直升機(jī)的總體方案后開始進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)后完成的圖紙交由制造廠商，協(xié)調(diào)好制造工藝后由其進(jìn)行制造。制造廠商的工裝部門將圖紙上的制造任務(wù)分解后分配給各個(gè)車間，進(jìn)行分別制造?？梢钥闯觯鄙龣C(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)再到工裝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造是以流水線方式進(jìn)行的，只有上一環(huán)完成才能進(jìn)行下一環(huán)，這種方式雖沒有錯(cuò)誤，但是增加了時(shí)間成本。

直升機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程分以下幾個(gè)階段：

（1）根據(jù)對(duì)直升機(jī)的基本要求進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。

（2）當(dāng)概念設(shè)計(jì)通過后，開始對(duì)直升機(jī)布局進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，并對(duì)主要零件結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分別設(shè)計(jì)。

（3）總體設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)直升機(jī)工作時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)、性能規(guī)劃、對(duì)工裝的要求等進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，最后以設(shè)計(jì)圖紙作為結(jié)論。這是直升機(jī)設(shè)計(jì)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(yàn)。

（5）試驗(yàn)通過后可以將設(shè)計(jì)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(jī)，工裝部門根據(jù)圖紙分配給各個(gè)生產(chǎn)車間工裝任務(wù)，由其制造其中一部分，最后將各個(gè)部分進(jìn)行組裝成型。

2 直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝裝備并行模式的形成

傳統(tǒng)直升機(jī)設(shè)計(jì)方法采用串行方式進(jìn)行，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)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(shí)間成本與設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。

而在引入數(shù)字化技術(shù)后，直升機(jī)的設(shè)計(jì)工作就由串行變?yōu)椴⑿?，總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等可以同時(shí)進(jìn)行，并可以實(shí)時(shí)制定每一個(gè)產(chǎn)品的信息模型，在提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的同時(shí)降低了研制成本。

隨著直升機(jī)型號(hào)、功能不斷增加，建造周期不斷壓縮，傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)、制造模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代的節(jié)奏。唯一的解決方案就是合作。多個(gè)部門共同設(shè)計(jì)、多個(gè)廠商共同制造直升機(jī)可以大大提高效率。作為這種合作模式保障的就是一個(gè)共享資源、信息的協(xié)同工作平臺(tái)，這種信息化平臺(tái)可以使多個(gè)不同地方的人共同探討設(shè)計(jì)或制造問題，同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)度，查詢信息，使設(shè)計(jì)和制造工作有條不紊地進(jìn)行。這種設(shè)計(jì)和制造方法實(shí)現(xiàn)了并行化，多個(gè)不同的項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行，與串行方法相比，這種方法不但提高了效率，而且在出現(xiàn)問題后可以在同一層內(nèi)查找、解決問題，不必返回上一層或更上層，更是不同專家、工程師共同解決，對(duì)于解決問題的質(zhì)量和徹底性都有很大幫助。

3 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程與現(xiàn)行并行工程設(shè)計(jì)方法存在的不足

經(jīng)過多年的直升機(jī)制造實(shí)踐，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就有了更多的參考。但是，這種設(shè)計(jì)方法采用串行方法設(shè)計(jì)直升機(jī)，每一步驟都很繁瑣，當(dāng)完成幾個(gè)步驟后，不但耗費(fèi)了大量時(shí)間，而且設(shè)計(jì)人員也會(huì)感到疲憊，從而影響以下步驟的設(shè)計(jì)質(zhì)量，這種問題在傳統(tǒng)直升機(jī)設(shè)計(jì)中不可解決。

另外，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的技術(shù)有限，工裝設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員僅憑大腦很難完整想象出各個(gè)零件形狀及空間上的位置關(guān)系，這樣在干涉檢查中就不能做到全面檢查，不但很難提出設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，甚至?xí)z漏有問題的設(shè)計(jì)。

從以上可以看出，傳統(tǒng)工裝設(shè)計(jì)的質(zhì)量不高、效率較低，而采用CAD技術(shù)對(duì)直升機(jī)全機(jī)外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)作數(shù)字化模型是新型技術(shù)。但是這種技術(shù)應(yīng)用在這一領(lǐng)域也存在很多不足：

第一，不能完全滿足工裝設(shè)計(jì)思路。

第二，由于直升機(jī)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。

產(chǎn)品和工裝設(shè)計(jì)并行是應(yīng)對(duì)直升機(jī)研制周期越來越短的好方式，但是由于市場、客戶要求、采用新材料等原因，直升機(jī)從概念設(shè)計(jì)到定型之間難免會(huì)出現(xiàn)改動(dòng)，因此在工裝設(shè)計(jì)上也要一并修改。

工裝設(shè)計(jì)變更一般分為兩種：

第一，直升機(jī)內(nèi)部一個(gè)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(jì)的改變，這時(shí)工裝布局結(jié)構(gòu)就要重新設(shè)計(jì)。

第二，對(duì)于直升機(jī)相應(yīng)部件的尺寸更改，工裝設(shè)計(jì)時(shí)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、位置等也要更改。

4 結(jié)語

通過將直升機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)的并行性和串行性相比之后，我們會(huì)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(shí)間成本，而且能夠提升直升機(jī)質(zhì)量，并行性設(shè)計(jì)方法會(huì)是以后很長一段時(shí)間內(nèi)的主流方法。

在看到并行性設(shè)計(jì)方法的好處后，我們不能忽視這種方法是建立在數(shù)字化技術(shù)之上的，只有建立完善的協(xié)同工作平臺(tái)，并利用相應(yīng)數(shù)字化技術(shù)輔助設(shè)計(jì)工作，才能讓這種方法發(fā)揮出應(yīng)有的效果。

所以，各個(gè)企業(yè)、單位都要與時(shí)俱進(jìn)，積極跟蹤新方法、新技術(shù)，不斷探索創(chuàng)新新的直升機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，從根本上提升自身的競爭力。

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