飞机制造中数字化标准工装的运用分析

石鑫

摘要：数字化标准工装定义的提出，是以原有协调方法作为前提条件，主要在飞机制造内应用，属于新兴协调方法。数字化标准工装在实际应用时，是以数字化设计制造技术与数字化测量系统作为基础条件，有效替代实物标准工装，推动飞机零件及装配工件现代化发展建设，有效解决飞机不同部位上存在的协调问题，缩短飞机工件生产制造时间。借助数字化标准工装实际应用案例，可以有效彰显出其具备的优越性，提升零件制造独立性，提升飞机可维护性能，推动飞机制造进一步发展。

关键词：数字化标准工装；互换协调；飞机制造

飞机装配主要难题就是零部件在装配内所存在的互换协调问题，该问题在新型飞机研制上更加突出。产品互换协调一旦出现问题之后，非常容易造成反攻击及产品质量问题，这样就延长了飞机生产制造时间。为了能够有效解决飞机装配所存在的互换协调问题，研究人员提出了数字化标准工装。数字化标准工装在实际应用内，可以让零件互换协调发生本质性转变，并且降低飞机研发生产经济成本，缩短飞机研发时间，提升飞机经济效益及社会效益。

1数字化标准工装概念

数字化标准工装实际主要由两部分构成，分别为产品协调部位尺寸及几何形状、数学模型，还可以成为产品数字化建设的模型一部分，可以为工装生产制造提供数字化保证。数字化标准工装定义及应用在飞机数字化设计内应用，为飞机设计制造提供了全新协调手段。

数字化标准工件在实际应用时，可以保证工装、零组件在几何形状及尺寸之间相互转换，并且借助自身所具备的技术手段，推动产品数字化建设，构建专门测量系统。数字化标准工装本质就是借助三维模型协调转换功能，为工装及定位器数字化协调设计及研发提供依据保证，保证不同产品及工装之间可以相互协调，设计效果与实物之间并不存在任何差别。数字化标准工装定义在实际应用中主要可以分为三种形式，分别为三维数学模型、数字化标准工装定义模型及数字量规。

2以数字化标准工装定义为协调依据的生产工装设计及制造

数字化协调方式应用时，工装协调特征拾取主要为零件工装及装配工装的设计手段，可以有效协调不同工装在相对协调部位特点。零件工装在设计完毕之后，设计结果需要储存到针对性零件工装数据库内，装配工件在设计完毕之后，设计结果需要储存到针对性装配工装数据库内。就以蒙皮壁板成形膜及装配工装所应用的定位器及卡板来说，在对其数字化设计协调流程内，以数字化标准工装作为定义，协调壁板及骨架零件之间矛盾，保证定位器装配及成形模相互装配。数字化协调方式在实际应用时，可以有效替代表面标准样件，但是在样件部分位置上所应用的材料相对特殊，进而依旧需要应用实物标工生产，以协调数字化设计制造形式生产。这种协调方式也是数字化设计制造和原有协调形式之间结合的产物，也是划分二者之间差别主要手段。

3数字化标准工装数据流

数字化标准工装数据流是以产品数字化定义所具有的工程数据集作为源头，也就是在数字化标准工装在构建模型之后，储存到针对性装配工装数据库内，进而以协调作为依据，完成装配工装操作。数字化标准工装关键部位在协调处理之后，可以为装配工装及零件工装相互协调提供指导设计，进而按照关键部位协调工装生产制造形式，完成工装定位器及零件工装设计制造实际要求，最后按照数字化测量系统实际情况，完成工装定位器装配工装实际要求。

4数字化标准工装的定义及应用实例

本文以两种不同形式数字化标准工装作为研究案例，对数字化标准工装在实际生产中的应用进行深入分析。

4.1数字化标准工装建模的定义方式

某型号飞机中后机身及后段部位在对接时，借助数字化标准工装建模定义形式完成相互协调，也就是数字化标准工装定义另外建模，并不是按照工程数据集进行应用。

4.1.1数字化标准工装定义

飞机中后机身及后段分别由不同生产企业制造完毕，因此飞机中后机身及后段对接接头在制造时，也都分别由相对应企业制造。为了保证飞机中后机身及后段可以精确完成协调对接，二者之间对接接头应该遵循相同数字化标准工装定义完成协调操作。但是由于二者对接接头并不是产品，而是隶属于工装范围，就需要借助数字化建模形成表示数字化标准工装定义操作。

4.1.2以数字化标准工装定义协调设计制造对接接头

在对数字化标准工装定义协调设计制造对接接头研究时，以后段对接接头作为研究案例，进而对对接接头设计制造形式进行了解。任何对接接头在设计制造时，全部以数字化标准工装定义作为依据，接头销孔尺寸及位置判断，也是以数字化标准工装定义作为基础条件，并且在不同對接接头上面还设置专门工具球孔，保证对接接头装配定位科学合理，装配内可以实现数字化测量。

对接接头在飞机上安装，主要安装在飞机后段底座上，而在底座上面也应该设置针对性基准工具球孔，完成后段安装实际操作，在底座上面安装蒙皮外表，真正实现对接接头数字化加工设计制造。

4.1.3对接接头安装

对接接头在实际安装时，是以工具球孔作为基础条件，借助数字化测量形式，将对接接头安装到后段结构上。再以工具球孔作为衡量基准，连接对接接头及底座，保证飞机后段可达性及操作性，提升底座安装稳定性能。

4.2以产品数字化定义协调特征为数字化标准工装定义

一般情况下，协调部位在设计时，并不需要设计专门数字化标准工装定义，这也表示数字化标准工装是部件协调主要形式。在对该类部位协调时，数字化标准工装定义仅仅为产品部分数字化内容定义，在实际协调中还是应该按照产品数字化定义关键部位进行协调，例如交点位置数据、尺寸、几何形状等，进而实现产品、零件、工装之间协调设计制造。

就以飞机外形协调来说，正常情况下主要为理论外形，也就是以rods作为协调依据，协调设计完成成形模、座舱玻璃产品及蒙皮壁板协调设计任务。蒙皮壁板卡板定位在进行协调装配时，应该以产品外观实际形状作为协调依据，完成产品部分内容数字化定义，保证产品外形和数字化标准工装相吻合。以骨架定位来说，工装定位器及骨架外形在设计制造时，以蒙皮内表面作为协调设计制造依据，进而有效协调蒙皮内表面，完成产品数字化定义。

在对交点协调分析时，以飞机发动机吊挂设计制造作为研究案例，进而对其进行说明。发动机吊挂主要安装在机身中后段，进而设计人员在实际设计时，就需要保证吊挂及发动机之间具有较高对接协调性能。原有协调主要借助设计生产标注吊挂样件，同时和前后梁协调规范，在该阶段设计中应用数字化标准工装实现协调。吊挂及发动机在对接协调中，主要存在两方面内容，首先就是发动机及吊挂前后梁对接协调，然后解释换向器之间所存在的对接协调。

5结论

数字化标准工装在实际应用中，可以有效提升协调精确度，例如某型号飞机发动机吊挂在完成初次装配、应用数字化标准工装之后，可以有效完成飞机装配设计实际要求，提升飞机制造精确度，有效解决飞机制造时不同工装之间所存在的协调问题。endprint