飛機(jī)制造中數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的定義與應(yīng)用

佟立杰

摘要：數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝技術(shù)與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式有著很大的區(qū)別，為整個(gè)飛機(jī)制造行業(yè)帶來了巨大的變革。本文對(duì)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從三個(gè)方面闡述了數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的實(shí)際應(yīng)用，希望能將數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝更好的應(yīng)用于飛機(jī)制造中，促進(jìn)飛機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)制造；數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝；定義；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V262.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在飛機(jī)的制造過程中，需要有非常完善的互換協(xié)調(diào)技術(shù)和理論貫穿在生產(chǎn)制造的全過程。生產(chǎn)制造過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)就是要妥善處理零部件在裝配過程中出現(xiàn)的互換協(xié)調(diào)等問題，這種問題在新機(jī)研制時(shí)表現(xiàn)得尤為明顯。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造過程中，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來了巨大的變革，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以完成很多傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中較為復(fù)雜以及困難的步驟，比如說代替實(shí)物模型來完成產(chǎn)品性能和制造能力的驗(yàn)證和分析，在解決飛機(jī)生產(chǎn)過程中的互換協(xié)調(diào)問題時(shí)，采用數(shù)字化標(biāo)工的協(xié)調(diào)方法可以為解決這類問題帶來新的途徑和思路。

1 數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝

1.1 數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝簡(jiǎn)介

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝既包括產(chǎn)品協(xié)調(diào)部位的尺寸，還包括協(xié)調(diào)部位的幾何形狀，在對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)制造以及檢驗(yàn)協(xié)調(diào)時(shí)，利用產(chǎn)品的3D模型以及裝配尺寸、公差等因素作為主要參考項(xiàng)目，對(duì)零件在加工時(shí)的加工工裝、零件內(nèi)部工裝、零件之間的工裝以及檢驗(yàn)過程工裝制定的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保證產(chǎn)品各個(gè)零部件與組織之間的形狀、尺寸的協(xié)調(diào)性。

數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝代替了實(shí)物標(biāo)工，避免實(shí)物標(biāo)工在建設(shè)過程中需要較高建設(shè)成本的問題，同時(shí)還降低了維護(hù)的難度，簡(jiǎn)化了整個(gè)生產(chǎn)的流程。實(shí)物標(biāo)工在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí)以模擬量的形式進(jìn)行，在目前數(shù)字化制造的環(huán)境中很難實(shí)現(xiàn)同步自動(dòng)化，因此，選擇成本低、方便研究的新的工裝來取代實(shí)物標(biāo)工模型，進(jìn)而將協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的作用發(fā)揮出來。數(shù)字化標(biāo)工能夠發(fā)揮出與傳統(tǒng)實(shí)物標(biāo)工相同的作用，但是并不是真實(shí)存在的，而是利用計(jì)算機(jī)模擬出來的模型。與傳統(tǒng)的實(shí)物標(biāo)工相比較，數(shù)字化標(biāo)工不僅可以在生產(chǎn)制造過程中重復(fù)循環(huán)利用，還能簡(jiǎn)化整個(gè)制造環(huán)節(jié)的流程，提高生產(chǎn)效率。

1.2 數(shù)字化標(biāo)工的協(xié)調(diào)原理

在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)加工以及裝配的基本工藝需求，為飛機(jī)零部件模型增加工藝基準(zhǔn)以及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行形成整體的三維數(shù)字模型。設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合訂單上對(duì)零部件結(jié)構(gòu)以及制造工藝的規(guī)定和要求，與零部件的數(shù)字模型緊密地聯(lián)系在一起，進(jìn)而在虛擬環(huán)境中將各個(gè)零部件之間的協(xié)調(diào)關(guān)系以三維數(shù)字模型地方式正確地表現(xiàn)出來，在一些需要進(jìn)行裝配的工裝方面，還需要在合適的位置設(shè)置出相應(yīng)的工具球，同時(shí)將孔位數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中正確的表現(xiàn)出來，再對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，形成一系列的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

利用數(shù)字化標(biāo)工協(xié)調(diào)的方式，不僅可以將協(xié)調(diào)路線進(jìn)行一定程度的縮短，同時(shí)還能有效降低在移形過程中產(chǎn)生的誤差，同時(shí)因?yàn)椴扇∽詣?dòng)化數(shù)控設(shè)備，在進(jìn)行零部件的生產(chǎn)加工時(shí)，準(zhǔn)確度也能夠得到有效的保證，進(jìn)而使得協(xié)調(diào)的準(zhǔn)確度提高，使得工藝裝備之間具有很高的協(xié)調(diào)性。利用這種方法還可以讓各個(gè)工藝裝備以獨(dú)立的方式進(jìn)行制造，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)周期。

1.3 數(shù)字化標(biāo)工的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

利用數(shù)字化標(biāo)工進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要保持與產(chǎn)品設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的一致性，其次相鄰部位的數(shù)字標(biāo)工基準(zhǔn)需要保持一致，設(shè)計(jì)、工藝以及檢驗(yàn)基準(zhǔn)保持一直，誤差范圍要合理，利用數(shù)字化標(biāo)工設(shè)計(jì)的零部件在進(jìn)行加工時(shí)，需要將定位面、線、點(diǎn)與工具求同步進(jìn)行加工，進(jìn)而降低加工過程中產(chǎn)生的誤差。

2 數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的應(yīng)用

2.1 在測(cè)量系統(tǒng)中進(jìn)行坐標(biāo)系的建立

在裝配過程中采取數(shù)字化標(biāo)工的方式，先要在測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中輸入工裝的數(shù)字化模型，同時(shí)建立起坐標(biāo)系以及基準(zhǔn)方案，在進(jìn)行坐標(biāo)系的建立時(shí)，首先要將坐標(biāo)參考點(diǎn)設(shè)置出來，在根據(jù)參考點(diǎn)對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的坐標(biāo)系進(jìn)行完善，并且要與工裝數(shù)字模型中的坐標(biāo)系保持一致。在進(jìn)行坐標(biāo)參考點(diǎn)的標(biāo)注時(shí)，一定要注意其精確性。

2.2 在工裝中進(jìn)行定位器的安裝

在建立好相應(yīng)的坐標(biāo)系之后，就可以將工裝定位器安裝在工裝中。以往的飛機(jī)生產(chǎn)制造過程中，通常采用實(shí)物標(biāo)工定位的方式來完成工裝定位器的安裝。利用數(shù)字化標(biāo)工技術(shù)進(jìn)行裝配時(shí)，除非必要的廠際互換過程需要采用實(shí)物標(biāo)工外，其余部分均用數(shù)字標(biāo)工來代替在進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)時(shí)，以數(shù)字標(biāo)工為基準(zhǔn)來進(jìn)行定位地的定位，工裝定位器的裝配過程中利用激光定位儀，可以變進(jìn)行定位點(diǎn)的測(cè)量邊進(jìn)行定位器的安裝。

2.3 將零部件裝配在工裝中

在建立的坐標(biāo)系中，通過定位器定位的方式完成零部件的裝配。在三維數(shù)字化模型中，對(duì)于零部件的關(guān)鍵特征進(jìn)行定義，在完成工裝的測(cè)量定位之后，可以將零部件上的坐標(biāo)與三維數(shù)字模型中的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，用來檢查裝配過程中的存在的誤差問題。

在數(shù)字化標(biāo)工的實(shí)際應(yīng)用過程中，各個(gè)生產(chǎn)單位主要有三個(gè)步驟：第一步，分析國(guó)內(nèi)外的實(shí)際工裝以及標(biāo)準(zhǔn)工裝的使用情況，研究、總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)工裝的特點(diǎn)以及原理，對(duì)數(shù)字標(biāo)工進(jìn)行相應(yīng)的定義，比如說數(shù)字標(biāo)工的應(yīng)用范圍、應(yīng)用目的以及建設(shè)的理論原則和依據(jù)，再結(jié)合相關(guān)的模擬分析軟件進(jìn)行數(shù)字標(biāo)工模型的建立，同時(shí)將規(guī)范原則建立出來，再對(duì)模型的分析和修改方法進(jìn)行研究分析。將數(shù)字標(biāo)工技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)過程中，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及裝配進(jìn)行分析修正。

3 結(jié)束語(yǔ)

在飛機(jī)制造過程中采用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的方式，能夠更好地實(shí)現(xiàn)制造裝配過程中的協(xié)調(diào)性以及一致性，保證其精度。不僅包含有飛機(jī)制造過程中的理論幾何控制信息，還能夠適當(dāng)?shù)脑黾右恍┲圃旃に囆畔?，建立?shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝，可以實(shí)現(xiàn)零部件的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)同步進(jìn)行，提高飛機(jī)生產(chǎn)制造的效率。在進(jìn)行數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的應(yīng)用時(shí)，首先應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)坐標(biāo)系的建立，其次應(yīng)用于工裝中定位器的安裝，還能應(yīng)用到將零部件裝配到工裝中，更好地發(fā)揮出數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的作用。

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