飛機裝配樣機的技術(shù)研究與分析

劉科文

摘 要： 飛機的設(shè)計與研發(fā)向著一體化的方向前進(jìn)，實現(xiàn)這個目的必須將飛機的制造建立在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究了通過數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)飛機裝配工藝樣機信息機構(gòu)與建模，裝配約束與裝配工藝，拓?fù)鋷缀侮P(guān)聯(lián)，降低飛機在制造中的周期和成本。

關(guān)鍵詞： 裝配工藝樣機信息構(gòu)件與建模；裝配約束與裝配工藝；拓?fù)鋷缀侮P(guān)聯(lián)

1.裝配工藝樣機信息構(gòu)件與建模

飛機的裝配工藝設(shè)計是從飛機設(shè)計數(shù)據(jù)提出，一直到整個飛機設(shè)計以及裝配完成，這個過程是一個非常復(fù)雜的過程，需要綜合考慮各種要素，針對現(xiàn)代飛機的設(shè)計需求，數(shù)字化設(shè)計理念應(yīng)用的非常廣泛，MBD技術(shù)就是其中之一，它是以三維實體建模為基礎(chǔ)，工程圖紙為輔助，實現(xiàn)飛機的制造方法。

MBD技術(shù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成如圖1.1：

MBD通過將三維模型中的尺寸和公差標(biāo)注、屬性等信息，實現(xiàn)對設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)字化定義，主要的內(nèi)容如下：

（1）設(shè)計模型主要是表示產(chǎn)品的三維幾何模型，內(nèi)容包含設(shè)計基準(zhǔn)、參考模型、約束等；

（2）注釋主要包含產(chǎn)品的尺寸、公差、標(biāo)準(zhǔn)、文本等信息，反應(yīng)產(chǎn)品的特征；

（3）屬性是產(chǎn)品進(jìn)行描述的必要內(nèi)容。

飛機裝配樣機總體建?？蚣苋鐖D1.2。

裝配工藝結(jié)構(gòu)是模型構(gòu)建中的主要部分，通過對裝配中的特點分析，研究出層次混合裝配規(guī)劃技術(shù)；裝配工藝特征是無結(jié)構(gòu)的工藝信息，它是由標(biāo)注、工藝屬性組成；附加工藝特征的組成有控制幾何和實體特征兩部分；在通過配套信息生成、表示和管理，最終實現(xiàn)樣機的建模。

2.裝配約束與裝配工藝

飛機的結(jié)構(gòu)和零件的特點是，復(fù)雜、尺寸大、性能高等，在裝配與制造的時候需要專用裝配工裝，不能在同一個位置實現(xiàn)整個飛機的制造與裝配，需要劃分裝配單元和裝配工裝步驟，最終實現(xiàn)裝配。

層次式混合裝配劃分模型是裝配工藝中的一種方法，它的模型是采用分層、自上而下與自下而上相結(jié)合的方法對飛機裝配進(jìn)行劃分，內(nèi)容包含各零件、部件的隸屬層次和裝配順序，過程如圖2.1。

整個飛機上，零件的數(shù)量有幾萬，裝配順序和裝配單元數(shù)量很多，需要對零件之間實現(xiàn)裝配約束，保證每個零件的裝配順序和裝配方法的正確，約束分為語義約束、幾何約束和工藝性約束三種。

3.拓?fù)鋷缀侮P(guān)聯(lián)

飛機的制造與加工是一個逐步逼近的過程，協(xié)作廣、難度大、反復(fù)更改量大，在工藝信息和設(shè)計之間缺少關(guān)聯(lián)，為了能夠提高飛機產(chǎn)品設(shè)計與工藝規(guī)劃以及后期的制造效率，需要建立數(shù)字傳遞模式，基于工藝特征的拓?fù)鋷缀侮P(guān)聯(lián)。

工藝特征內(nèi)容包含如下：

（1）工藝基準(zhǔn)，它是構(gòu)成零件之間相對位置的點線面，例如飛機的水平基準(zhǔn)線、翼弦平面等，定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)、混合基準(zhǔn)等；

（2）互換協(xié)調(diào)要素，是指飛機零件在裝配中，不需要修補和選配，在一定的公差范圍內(nèi)，實現(xiàn)零件之間的互換；

（3）工裝申請信息，該概念是在裝配任務(wù)中，它是由支持工裝設(shè)計的一組結(jié)構(gòu)形狀及其相關(guān)工藝描述構(gòu)成的工藝信息集合；

（4）測量對象，它是對飛機裝配中飛機結(jié)構(gòu)件和工裝的安裝和檢測，工具包含量規(guī)、塞尺、激光跟蹤儀和室內(nèi)GPS等；

（5）密封定義，在飛機整體結(jié)構(gòu)上，密封性是最重要的，漏氣、漏油等，利用縫內(nèi)密封、縫外密封、表面密封、緊固件密封和混合密封，對飛機實現(xiàn)密封。

在飛機的制造中，不能完全依靠飛機機構(gòu)完成加工和裝配，在滿足精度和質(zhì)量的前提下，可以通過附加工藝特征實現(xiàn)零件的定位與裝配，例如工藝吊耳、工藝孔、工藝余量等。

結(jié)論

現(xiàn)代飛機的制造設(shè)計中，基本理念是低成本、短周期、質(zhì)量高，實現(xiàn)這種理念需要從飛機的實際制造出發(fā)，通過飛機樣機模型，將飛機的制造裝配，通過建模實現(xiàn)預(yù)先裝配，分析飛機裝配工藝設(shè)計中需要傳遞和發(fā)放的各類工藝信息，建立裝配劃分模型，實現(xiàn)飛機的裝配。

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