航空維修中工裝設(shè)計與制造模式的探討

李文彬 鄭榮華

摘 要：實踐證明，受航空維修任務(wù)周期持續(xù)縮短的影響，航空維修企業(yè)對于全新工裝設(shè)備需求量不斷擴大，客觀上要求相關(guān)技術(shù)人員以飛機大修工藝流程為立足點，全面分析傳統(tǒng)航空維修工裝設(shè)計及制造流程，著重強調(diào)徹底解決飛機工作設(shè)計制造期間的常見問題，促使工裝設(shè)計及制造模式向制作速度化、研制數(shù)字化及設(shè)計柔性化等方向轉(zhuǎn)變。本文以航空維修中工裝設(shè)計及制造模式為切入點分析其現(xiàn)存問題，就提出具體的技術(shù)手段進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的工作經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：航空維修；工裝設(shè)計；制造模式

航空裝備維修工作水平與解放軍部隊?wèi)?zhàn)斗力間存在著密切聯(lián)系，占據(jù)著舉足輕重的地位及作用，尤其是航空維修工裝設(shè)備中包括專用工具、試驗設(shè)備、夾具、底面設(shè)備及模具，是實現(xiàn)飛機維修計劃產(chǎn)量指標(biāo)及提高維修質(zhì)量的有力保障。同時，航空工裝設(shè)備設(shè)計制造周期及制造質(zhì)量不止與飛機維修質(zhì)量間關(guān)系密切，更對于經(jīng)濟效益、維修進(jìn)度、自制零部件制造技術(shù)水平及航空維修質(zhì)量控制產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響[1]。從航空維修企業(yè)角度來看，深受日益擴大維修競爭需求的影響造成飛機維修周期持續(xù)縮短，并且航空修理廠肩負(fù)起眾多型號飛機維修任務(wù)，一旦現(xiàn)有的維修廠工裝研制模式不夠健全則直接延長工裝生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大大增加維修成本投入。鑒于此，本文針對航空維修中工裝設(shè)計與制造模式的研究具有重要現(xiàn)實意義。

1.航空工裝設(shè)計及制造的技術(shù)現(xiàn)狀

從研究角度來看，有學(xué)者已深入研究飛機工裝產(chǎn)品信息集成方法全面分析歸納各類工裝設(shè)計制造信息，基本明確工裝設(shè)計及制造的協(xié)同流程，搭建以MBD模型為基礎(chǔ)的設(shè)計制造集成框架，并且于VS2005開發(fā)平臺實現(xiàn)CAPP、PDM及CATIA等計算機應(yīng)用系統(tǒng)集成的目標(biāo)，滿足有效組織管理工裝信息的需求。同時，有學(xué)者以知識本體工裝設(shè)計本體模型為基礎(chǔ)提出以本體工裝設(shè)計知識為基礎(chǔ)的檢索方法及以知識流為基礎(chǔ)的工裝設(shè)計知識推送方法，甚至以平尾前梁裝配型架為例進(jìn)行示范驗證[2]。此外，出現(xiàn)工裝設(shè)計數(shù)字化及制造技術(shù)研究實例，基本闡述數(shù)字化工裝設(shè)計所包含的關(guān)鍵性技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)原理。

2.航空維修中工裝設(shè)計及制造模式

按維修深度、維修廣度及所處場所，航空維修可分為基地級維修、中繼級維修及基層級維修3個級別[3]。其中，基地級維修指航空裝備直接使用單位直接進(jìn)行的裝備維修作業(yè)，例如：輕度戰(zhàn)傷飛機檢修、飛機結(jié)構(gòu)小修、普通性改裝、定期檢修、周期性檢測及日常維護(hù)保養(yǎng)等；中繼級維修指航空機構(gòu)直接進(jìn)行裝備維修作業(yè)，例如：戰(zhàn)傷飛機搶修、較大程度改裝、部分零配件修配制造、機載設(shè)備及機件中修及大修、飛機機體結(jié)構(gòu)中修等；基地級維修指專業(yè)航空維修廠或航空裝配制造廠直接進(jìn)行的裝備維修作業(yè)，例如：飛機搶修技術(shù)支援或搶修支援、零配件制造、事故修理、復(fù)雜程度改裝及航空設(shè)備大修等。

相較于其他2級維修，基地級維修（又稱飛機整體大修）所遭遇的情況最為復(fù)雜，是航空維修最高級別，并且飛機大修工藝流程中各個工序維修工裝均存在著明顯差異性。按功用分類，工藝裝備可分為調(diào)試工裝、裝配工裝、零部件維修工裝及分解工裝等[4]。其中，零部件維修工裝可細(xì)分為大零部件維修工裝及小零部件維修工裝，尤其小零部件維修工裝往往于小零部件修理裝配期間完成，能滿足維修人員拆解、裝配及維修功能夾具或工具的要求，而此類工裝需求往往由工人提出且委托于自行制造部門或工裝設(shè)計制造部門；裝配工裝指大部件裝配期間支撐定位產(chǎn)品的零部件，用于保持零部件間位置關(guān)系滿足生產(chǎn)裝配的要求。

相較于飛機制造企業(yè)中工裝設(shè)計制造，飛機維修工廠維修全新機型時要求制造企業(yè)提供相應(yīng)的飛機技術(shù)資料文檔，例如：工藝圖紙等，往往不包含提供相對應(yīng)的工裝設(shè)計制造資料。一旦工裝設(shè)計及制造周期過長則阻礙維修企業(yè)工裝設(shè)計及制造的工作進(jìn)度。目前我國現(xiàn)有的剛性化工裝設(shè)計及制造模式極易出現(xiàn)維修任務(wù)過重或機型維修任務(wù)間失衡的問題，無法徹底滿足維修任務(wù)的要求。同時，當(dāng)前我國飛機制造工裝研制模式限制飛機維修的工裝類型，一旦多功能工裝夾具數(shù)量過少則無法保證維修質(zhì)量及裝配質(zhì)量，促使維修質(zhì)量提升無法脫離技術(shù)人員的支持。

現(xiàn)階段我國航空維修工裝設(shè)計流程相對復(fù)雜，包括提出飛機設(shè)計圖紙、提出飛機工裝需求、制定飛機工裝總體設(shè)計方案、制定飛機工裝詳細(xì)設(shè)計方案、做好工裝制造前期準(zhǔn)備、加工工裝零部件、裝配工裝零部件及工裝交付使用等環(huán)節(jié)[5]。由此可見，飛機維修企業(yè)采取兼顧制造、工藝及設(shè)計的傳統(tǒng)工裝制造模式，具有周期漫長、成本昂貴、設(shè)計制造工作量大及一致性較差等鮮明特點，存在影響工裝產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的可能性。伴隨我國工業(yè)體系不斷健全，工藝裝備得到迅猛發(fā)展，特別是高精尖行業(yè)，但是航空維修企業(yè)尚未形成成熟的體系且工裝研制時間較長，往往出現(xiàn)大量的重復(fù)性設(shè)計工作，難以取得令人滿意的經(jīng)濟效益。

3.航空維修中工裝設(shè)計及制造的發(fā)展趨勢

目前我國飛機工裝設(shè)計逐步向柔性化方向轉(zhuǎn)變且研制向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，一定程度上加快飛機工裝研究制作發(fā)展速度。從飛機維修企業(yè)角度來看，受維修機型數(shù)量不斷增加的影響，促使飛機維修企業(yè)對全新機型工裝研制需求不斷擴大，而工裝柔性設(shè)計制造技術(shù)能滿足飛機維修企業(yè)修理多種機型的需求。其中，柔性化指工裝具備快速重新構(gòu)造調(diào)整的能力，即1套工裝擁有多個產(chǎn)品裝配線路，而工裝模塊化設(shè)計是柔性化設(shè)計的重要指標(biāo)，柔性工裝由多個可重構(gòu)模塊單元共同組成，每個模塊單元可設(shè)計單獨的模塊集，突出工裝特定的功能。由此可見，工裝柔性化設(shè)計能減少產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期控制總體制造成本投入。

同時，工裝研制數(shù)字化涉及檢測、制造及設(shè)計等方面內(nèi)容。由于現(xiàn)階段我國航空維修企業(yè)實行傳統(tǒng)制造模式，其研制精度往往較低，直接影響飛機維修裝配質(zhì)量，限制航空維修技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)發(fā)展，而飛機工裝設(shè)計制造數(shù)字化主張利用三維數(shù)字化場景數(shù)字化處理飛機結(jié)構(gòu)零部件裝配作業(yè)，甚至設(shè)計飛機工裝模型期間無法脫離數(shù)字化處理技術(shù)的支持，即重要特征面及交互點間相互協(xié)調(diào)實行數(shù)字化處理，有效彌補傳統(tǒng)工裝設(shè)計制造模式的不足。此外，我國大部分飛機維修企業(yè)工裝制造以生產(chǎn)速度過于緩慢為集中表現(xiàn)，不同程度上延長維修周期，對于企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生極其不利的影響，客觀上要求技術(shù)人員不斷提高工裝設(shè)計效率，全面分析典型飛機工裝結(jié)構(gòu)。

4.結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識到近幾年來，航空修理廠先后肩負(fù)起眾多型號飛機維修任務(wù)，一旦現(xiàn)有的維修廠工裝研制模式不夠健全則直接延長工裝生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大大增加維修成本投入。由此可見，飛機工裝設(shè)計制造逐步成為制約航空維修的主要因素。因此，相關(guān)技術(shù)人員秉持實事求是的工作原則，做好航空維修工裝設(shè)計制造工作規(guī)范工作設(shè)計制造流程，全面分析飛機維修工裝設(shè)計及制造的技術(shù)問題，提出具體的發(fā)展趨勢及技術(shù)要點，進(jìn)一步推動航空修理技術(shù)進(jìn)步及長遠(yuǎn)發(fā)展。

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