淺析現(xiàn)代飛機(jī)裝配型架設(shè)計新技術(shù)

◎田子山

（作者單位：哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司）

一、現(xiàn)階段飛機(jī)裝配型架設(shè)計的方法

1.裝配型架設(shè)計過程。

傳統(tǒng)的工裝設(shè)計制造采用模線樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件（量規(guī)）工作法。模線樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件（量規(guī)）作為原始制造和協(xié)調(diào)依據(jù)，通過樣件（量規(guī)）的實物外形和交點孔位傳遞產(chǎn)品的外形和交點要求，并保證產(chǎn)品制造過程的協(xié)調(diào)互換，然后制造表面樣件、過渡工裝等，直至完成型架制造。主要分為四個階段：第一，設(shè)計前準(zhǔn)備工作，包括消化產(chǎn)品設(shè)計資料；了解有關(guān)工藝方案和指令性工藝文件；了解裝配內(nèi)容、裝配程序等。第二，草圖設(shè)計或型架設(shè)計方案的確定。第三，繪制工作總圖。第四，繪制零件圖。

2.設(shè)計方法存在的不足。

結(jié)合上文概述，可以發(fā)現(xiàn)裝配型架設(shè)計的流程比較繁瑣，除此之外，這一設(shè)計方法還存在以下不足：首先，采用剛性結(jié)構(gòu)，雖然保證了裝配型架的定位精確，但是每更換一個類型的工件，由于其形狀、結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，就需要重新調(diào)整一次裝配型架。這樣就需要大量的人工，且操作起來比較麻煩。另外，裝配型架實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，必須安裝大量的定位器。而定位器由于工作環(huán)境、使用壽命等一系列因素的影響，精度并不穩(wěn)定，這種情況下裝配型架的使用效果也會受到影響。還有就是裝配型架從設(shè)計到制作再到投入使用，整個周期較長，效益不理想。基于這些缺陷，必須要加快技術(shù)改良，才能更好的維護(hù)飛機(jī)制造公司的利益。

二、現(xiàn)代飛機(jī)裝配型架設(shè)計新技術(shù)

1.飛機(jī)結(jié)構(gòu)與裝配型架的并行設(shè)計。

工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計的一個基本思路是改變傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，將其劃分為獨立于產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)或只需要基本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和依賴于最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)的專用結(jié)構(gòu)件兩部分。裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)部分主要有立柱、底座、輔助支撐等，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，需用專用大型加工設(shè)備，制造周期長。專用部分主要有刻度板、接頭定位件等，專用件一般尺寸較小，設(shè)計、加工制造周期短，不需要專門的大型專用設(shè)備。因此，在產(chǎn)品設(shè)計的初期就可以進(jìn)行工裝標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計制造，當(dāng)產(chǎn)品最終版本發(fā)放后，只需設(shè)計制造專用結(jié)構(gòu)就可以進(jìn)行裝配了。

2.裝配型架的柔性設(shè)計。

柔性設(shè)計的目的是提高裝配系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，可以針對不同的產(chǎn)品、組件，能夠根據(jù)其形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸等具體參數(shù)，自動化的調(diào)節(jié)裝配型架，并保證與產(chǎn)品進(jìn)行包裹式接觸和牢牢固定。同時，配合使用自動化控制系統(tǒng)，每更換一個新的產(chǎn)品后，可以自動掃描并獲取該產(chǎn)品的參數(shù)，然后自動調(diào)整裝配型架，這樣就實現(xiàn)了在不需要更換裝配型架的基礎(chǔ)上，進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，因此整體效率會得到明顯的提升?；谌嵝栽O(shè)計的裝配型架，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了快速調(diào)整、靈活應(yīng)對、簡化流程等一系列特點，實用性較強(qiáng)。另外，柔性裝配模式下，同一套裝置可以適用于大多數(shù)產(chǎn)品，通過減少型架數(shù)量，進(jìn)而降低了對于場地空間的占用。目前，基于柔性技術(shù)的裝配型架設(shè)計已經(jīng)有了較為普遍的應(yīng)用。

3.裝配型架的內(nèi)定位裝配設(shè)計。

在剛性較好的骨架零件上預(yù)先制出坐標(biāo)定位孔，裝配時在裝配型架中以骨架零件上的坐標(biāo)定位孔按相應(yīng)定位器進(jìn)行定位，即內(nèi)定位裝配方法。采用內(nèi)定位裝配方法，裝配型架結(jié)構(gòu)設(shè)計與傳統(tǒng)的型架設(shè)計相比有兩大改變：一種是大量采用孔定位件。在剛性好的結(jié)構(gòu)件上，直接利用結(jié)構(gòu)孔定位或者事先在結(jié)構(gòu)件上留取工藝孔。另一種是采用多支點可調(diào)支撐。裝配型架在設(shè)計時采用多支點可調(diào)的支撐形式，以便將地基的不均勻變形對裝配型架精度的影響限制在局部范圍內(nèi)。這種方式讓型架結(jié)構(gòu)也變得輕巧，焊接框架的截面尺寸普遍減小。另外，采用多支點可調(diào)支撐給吊裝、搬運(yùn)帶來很大的方便。

4.裝配型架的數(shù)字化設(shè)計。

在飛機(jī)制造中，數(shù)字化發(fā)展是一種必然的趨勢?；谟嬎銠C(jī)控制和電氣傳動的裝配型架系統(tǒng)，可以實現(xiàn)從獲取產(chǎn)品信息，調(diào)控裝配型架，再到完成安裝的全過程自動化。數(shù)字化設(shè)計的流程及要點為：將待安裝的產(chǎn)品或組件，放置于裝配型架上。此時前端的激光掃描儀可以快速掃描并獲取該產(chǎn)品的三維坐標(biāo)，并將數(shù)據(jù)同步到計算機(jī)中。利用特定軟件的轉(zhuǎn)化，在計算機(jī)中得到該產(chǎn)品的三維模型。然后計算機(jī)發(fā)出調(diào)控指令，讓裝配型架能夠按照三維模型完成調(diào)整，實現(xiàn)制造或安裝。整個流程中全部采用數(shù)字化設(shè)計、電氣化控制，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：其一，實現(xiàn)了靈活調(diào)控，保證了整體協(xié)調(diào)，提高了設(shè)計效率和加工精度；其二，出現(xiàn)錯誤的幾率降低，減少了后期返工的問題，對于降低設(shè)計成本有明顯幫助。

5.裝配型架的模塊化設(shè)計。

模塊化設(shè)計可以極大的縮短裝配型架制造周期，保證了在得到設(shè)計方案之后，可以在盡可能短的時間內(nèi)，將裝配型架投入使用?；谀K化理念的裝配型架設(shè)計，對于數(shù)據(jù)庫本身的規(guī)范性和數(shù)據(jù)樣本的豐富度有著極高的要求。需要采集裝配工裝的各項參數(shù)，并將其輸入到標(biāo)準(zhǔn)件庫中。后期無論是裝配型架設(shè)計、制造還是投入使用，可以很方便的從標(biāo)準(zhǔn)件庫中獲取目標(biāo)信息，從而實現(xiàn)了各項工作的自動化。采用模塊化設(shè)計還有一個明顯的優(yōu)勢，就是實現(xiàn)了不同系統(tǒng)之間的無縫連接，對于提高裝配型架的精度，提高其使用效果以及保證加工精度也有很好的保障。

三、結(jié)語

隨著飛機(jī)制造對精度、效率等方面要求的不斷提升，裝配型架的重要性也得到了進(jìn)一步的凸顯。傳統(tǒng)的裝配型架設(shè)計與制造技術(shù)在實際應(yīng)用中暴露出諸多的不足，必須要加快進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。其中，柔性化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、模塊化技術(shù)等，在縮短裝配型架設(shè)計周期，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化，以及保證產(chǎn)品安裝精度等方面，體現(xiàn)出了較為理想的應(yīng)用效果。今后還需要緊跟行業(yè)發(fā)展和工作需要，不斷進(jìn)行裝配型架設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，從而支持飛機(jī)制造更高效率和更高質(zhì)量的開展。