飛機(jī)工藝裝備模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)研究

◎ 王雯萱

飛機(jī)工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造是飛機(jī)制造工程的重要組成部分，它直接關(guān)系到飛機(jī)生產(chǎn)總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品的可靠性、適航性和使用壽命的提高、綜合技術(shù)性能的改善、研制生產(chǎn)成本的降低及縮短研制周期等方面起著十分重要的作用。

一、飛機(jī)工藝裝備模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建

飛機(jī)生產(chǎn)制造工作是一個(gè)十分復(fù)雜的流程，通常來說，工作人員會(huì)通過模塊化設(shè)計(jì)的方式，對(duì)工藝裝備進(jìn)行分類設(shè)置，然后逐一進(jìn)行優(yōu)化研究，以提高整體設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性和合理性。在時(shí)代發(fā)展的當(dāng)下，企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)工作平臺(tái)。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

設(shè)計(jì)資源庫管理系統(tǒng)：對(duì)設(shè)計(jì)資源庫進(jìn)行管理，包括設(shè)計(jì)實(shí)例信息、三維模型、二維圖形、設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)、選擇和判斷知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和航空企業(yè)其他設(shè)計(jì)資源（如工裝標(biāo)準(zhǔn)件庫）等信息進(jìn)行管理。

飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)子系統(tǒng)：對(duì)于新的飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)任務(wù)，通過調(diào)用系統(tǒng)其他功能模塊完成設(shè)計(jì)。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作完成后，再根據(jù)飛機(jī)工藝裝備的種類進(jìn)行智能化的模塊劃分工作。模塊劃分后，應(yīng)根據(jù)模塊的劃分原則、模塊獨(dú)立性原則和專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)劃分結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。如果劃分結(jié)果不合理，要進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)階段，飛機(jī)工裝模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)以CATIA為開發(fā)平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)對(duì)CATIA實(shí)行二次開發(fā)。主要應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，包括存取功能、知識(shí)的檢索和查詢功能及設(shè)計(jì)資源庫的維護(hù)管理功能。

2.運(yùn)行參數(shù)。

系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要由技術(shù)人員結(jié)合工作需求，在系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)定相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)。這樣能夠根據(jù)設(shè)計(jì)問題的需要，對(duì)已有三維模型進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動(dòng)，從而得到符合需要的三維模型。系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置工作是否合理，將直接影響模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建效果，需要企業(yè)引起重視。

3.應(yīng)用實(shí)例。

以飛機(jī)機(jī)翼為例，飛機(jī)機(jī)翼是飛機(jī)機(jī)體的主要裝配組件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求嚴(yán)格。根據(jù)飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，一般可以將其分解為翼尖、翼肋、襟翼、副翼、前緣、后緣和壁板等裝配單元。飛機(jī)總裝型架是用于飛機(jī)機(jī)翼組裝的裝配夾具，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼各裝配單元的定位和組裝，并通過鉚接（膠接、焊接）的方法，將各裝配單元裝配成完整的飛機(jī)機(jī)翼。同時(shí)，飛機(jī)總裝型架是由骨架、定位件、夾緊件和輔助設(shè)備組成，其中骨架是飛機(jī)總裝型架的基礎(chǔ)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)必須考慮合理的力傳遞。結(jié)合實(shí)際工作情況來看，由于飛機(jī)總裝型架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中，各個(gè)企業(yè)都開始意識(shí)到了信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，都在積極研究模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建方案。

二、飛機(jī)工藝裝備模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

在運(yùn)行模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，涉及到對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的合理應(yīng)用，具體應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計(jì)工作的基本運(yùn)行流程，合理選擇相應(yīng)的技術(shù)方法。

1.信息數(shù)據(jù)的收集及篩選技術(shù)。

根據(jù)任務(wù)需求，首先工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)工裝設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)象的設(shè)計(jì)問題信息和要求進(jìn)行提取、分析，然后根據(jù)設(shè)計(jì)問題信息推理出相似規(guī)格的工裝實(shí)例。針對(duì)已劃分好的每一個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的一組模塊實(shí)例，運(yùn)用模塊實(shí)例推理的方法，找到與新設(shè)計(jì)要求最相近的模塊實(shí)例。對(duì)所選擇的模塊實(shí)例根據(jù)新設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和修改。而基于我國網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有復(fù)雜多變的特點(diǎn)，而且企業(yè)的發(fā)展規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，實(shí)際需要收集及整理的數(shù)據(jù)信息不斷增多。在這種情況下，應(yīng)用信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的智能處理工作，減輕員工的工作壓力，進(jìn)而讓員工將更多的精力放在如何優(yōu)化模塊化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案上，為推動(dòng)飛機(jī)工藝裝備的合理制造及安裝工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持與保障。

2.模型構(gòu)建及拆分技術(shù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，工裝的設(shè)計(jì)、制造周期一般占新產(chǎn)品研制開發(fā)周期的40%左右，工裝成本占總研制成本的20%～30%。因此，這就表示，飛機(jī)工裝在航空企業(yè)生產(chǎn)中是極其重要的。在飛機(jī)制造環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員可以利用信息技術(shù)來構(gòu)建飛機(jī)的結(jié)構(gòu)模型，從中分析出該設(shè)計(jì)方案是否合理，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)，把一組飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)實(shí)例的總體功能需求自頂向下進(jìn)行分解，直至通過逐層分解所得到的每一個(gè)子功能都能夠由一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這些子功能就是進(jìn)行模塊劃分的基本單元，每一個(gè)模塊都由一個(gè)或幾個(gè)子功能組成。這就是進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其將直接影響飛機(jī)工藝裝備生產(chǎn)制造工作的最終效果，必須要保障技術(shù)人員具備相應(yīng)的操作能力。

3.飛機(jī)工裝的快速設(shè)計(jì)流程。

飛機(jī)工裝的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：工裝與工裝設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)象結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)，會(huì)隨著工裝設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)象拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化而有所變化，而其他部分的結(jié)構(gòu)變化不大。例如，用于飛機(jī)制造夾具的夾具基體、夾緊機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置等部分大體上相同，而定位元件、夾緊件和導(dǎo)向件等部分，可能會(huì)隨著工裝設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)象拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化而有所差異。在快速設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將設(shè)計(jì)問題信息根據(jù)每一個(gè)模塊的功能（即所對(duì)應(yīng)的模塊實(shí)例的性能屬性特征）進(jìn)行分解。根據(jù)分解后的推理信息，在該組模塊實(shí)例中進(jìn)行檢索，要先對(duì)設(shè)計(jì)有重要影響的特征信息進(jìn)行檢索匹配，按照相似性計(jì)算，從實(shí)例庫中匹配出一組相關(guān)的實(shí)例。根據(jù)人工交互的方法進(jìn)行選擇，并根據(jù)設(shè)計(jì)問題信息進(jìn)行所選模塊實(shí)例的分析、評(píng)價(jià)和修正，最后得到輸出結(jié)果。如果沒有檢索結(jié)果，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)模塊實(shí)例，并輸出設(shè)計(jì)結(jié)果。

結(jié)論：在進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建工作時(shí)，需要了解飛機(jī)的整體造型結(jié)構(gòu)，并分析本次設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要使用哪些信息技術(shù)手段，注重于提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)工作能力及創(chuàng)新意識(shí)，積極研究優(yōu)化設(shè)計(jì)流程的可行方法。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，常用的技術(shù)主要包括：信息數(shù)據(jù)的收集及篩選技術(shù)、模型構(gòu)建及拆分技術(shù)，同時(shí)，技術(shù)人員也在積極研究開展工裝快速設(shè)計(jì)的方法，這是保障飛機(jī)制造工作順利開展的基礎(chǔ)前提。