飞机工装设计制造技术探究

高广为

摘 要：随着我国飞机工装技术的不断发展，对于飞机生产效率的提升逐渐重视，但是在以往的设计装配中，难免会遇到零部件装配与设计不合理的现象，本文就飞机工装设计制造技术展开分析，希望对于我国科学技术的发展，起到积极促进的作用。

关键词：飞机工装；工装设计；设计制造技术；柔性化

飞机工装设计制造，在结构刚度、尺寸方面的要求较高，为了保证其工作的效率，采用了一系列成套工艺装备，对此在研制阶段花费的成本较大。但同时当前的飞机工装设计制造技术，并不能满足于飞机研制生产的需求，对其发展产生了制约，所以加强新数字柔性装配技术的研究，实现工装设计、管理信息等的集成，减少工装数量，提高其制造效率是非常有必要的。

1 飞机工装设计制造的特点

第一，受到模拟量传递研制方法应用的影响，导致其工装与自身之间、与零部件之间的协调性要求较多，且关系比较复杂。第二，飞机零组件需要多种工装进行实现，同时不同工装用于不同的制造工序，对此飞机工装的种类较多，数量大且研制的时间较长。第三，工装决定着飞机制造的质量，对此对于飞机工装的质量、精度要求等要高于零组件质量。第四，工装与其飞机制造效率的提高有着直接的关系。

2 飞机工装设计制造技术

2.1 工装柔性化

柔性装配技术，是国外一些大型航空企业常应用的技术，其不仅缩短生产周期，同时也降低了飞机工装制造的成本。柔性装配工装是以产品数字量尺寸协调体系模块为基础，从而实现其自动重组，直接规避了产品设计制造中，由于指定装配型架应用而带来的经济负担。

2.2 工装数字化

工装数字化，包含工装数字化设计，工装数字化制造以及工装数字化检测几方面内容；第一，工装数字化设计，是借助三维数字化环境，实现结构零组件、预装配设计的数字化。第二，工装模型的数字化设计，借助数字化制造，实现主要特征型面等的数字化加工装配。第三，工装数字化检测，借助数字化检测设备，实现设计制造工装过程的数字化检验。

2.3 工装研制速度

针对于工装研制速度的研究，有利于我国飞机工装研制发展瓶颈的突破，要想保证其快速设计、快速制造，需要加强建立各种快速设计的数据库，实现工装设计效率的分析。同时更要注重工装典型结构的模块化分析，在此基础上进行加工制造，从而提高其加工、装配效率。

3 柔性工装关键技术

第一，柔性工装模块化技术；柔性工装工艺装备，由不同的可重构的模块化单元组成，不同单元反映着指定的工装功能，不同的模块还能够独立被设制成模块集，按照实际装配制造现状，从装配集中择优应用模块元实现工装重构柔性化设计。第二，柔性工装夹紧定位技术；工装的柔性化能够体现出其夹紧定位机构的反映能力。根据装配对象夹紧方式、结构的实际情况，择优应用夹紧定位方案。第三，柔性工装结构优化设计技术；优化设计技术是以装配要求为基础，对其工装结构方案进行优化。第四，柔性工装仿真测试技术；在柔性工装设计后，通常对结构部件进行力学仿真分析，以校核其强度，刚度。同时，结合轻量化技术，需要对其装配工装、工具等结构特点进行分析，对其柔性工装结构进行简化，从而实现其精确快速仿真。同时还包括、柔性工装先进控制技术、柔性工装集成技术、柔性工装快速装配技术、3D仿真技术等。

4 飞机工装制造数字化技术体系

4.1 数字化技术发展的需求

其需求主要体现在以下三点；第一，来自飞机制造数字化体系的需要；通过对于工装数字化快速设计的分析，实现了其工装与飞机设计的并行，对于飞机数字量传递体系的构建起到积极促进的作用。第二，是来自降低工装数量，以及来自飞机柔性化设计的需求；在以往制造下的飞机工装系数在0.5、1.5左右，增加了工装的制造数量。国外一些先进国家工装数量，要比我国少30%左右，对此可见降低工装数量，可以适当的降低其成本。同时柔性化工装设计制造技术的应用，标准化工装器件的应用，不仅能够高其制造的柔性化，同时也大大的降低了工装制造的成本、周期以及工装的数量。第三，来自工程质量的提升，以及制造周期的缩减需求；以往的工装制造方法，整个工期研制过程，占到飞机制造的1/3，同时工装的返修率达到了近30%。采用数字化设计技术，以及3D仿真技术，实现了公布设计与管理信息的共享，有效的降低了其返修率、制造的周期和和成本。

4.2 飞机工装数字化技术方案

其整体方案如图1所示；

借助PDM的飞机工装数字化设计制造协同集成平台，开发工装快速设计系统、基于PDM的工装CAPP系统、工装MES系统，集成工艺仿真软件。使得工装的设计制造借助数字化柔性化设计技术的同时，更好的缩小与国外先进国家之间的差距。

5 总结

综上所述，采取先进的数字化柔性化工装设计制造技术是非常有必要的，从而更好的突破研制过程中的瓶颈、工装结构不完善、工装设计水平不高等常见的问题；在提高工作效率的同时，更好的降低工作周期、制造成本、返修率等。

参考文献

[1]祁海群.基于MBD的飞机工装数字化定义与协同技术研究[D].南京航空航天大学，2014.

[2]盖宇春.飞机数字化装配调姿工装系统设计[D].浙江大学，2013.

[3]李桂东.复合材料构件热压罐成型工装设计关键技术研究[D].南京航空航天大学，2010.

（作者单位：沈阳飞机工业（集团）有限公司 工装设计所）