飞机制造中数字化标准工装的定义与应用

佟立杰

摘要：数字化标准工装技术与传统的生产方式有着很大的区别，为整个飞机制造行业带来了巨大的变革。本文对数字化标准工装进行了详细的介绍，从三个方面阐述了数字化标准工装的实际应用，希望能将数字化标准工装更好的应用于飞机制造中，促进飞机制造行业的发展。

关键词：飞机制造；数字化标准工装；定义；应用

中图分类号：V262.1 文献标识码：A

在飞机的制造过程中，需要有非常完善的互换协调技术和理论贯穿在生产制造的全过程。生产制造过程中的重点难点就是要妥善处理零部件在装配过程中出现的互换协调等问题，这种问题在新机研制时表现得尤为明显。随着科学技术的不断进步，数字化技术被广泛应用于生产制造过程中，为产品的设计带来了巨大的变革，利用计算机系统可以完成很多传统生产过程中较为复杂以及困难的步骤，比如说代替实物模型来完成产品性能和制造能力的验证和分析，在解决飞机生产过程中的互换协调问题时，采用数字化标工的协调方法可以为解决这类问题带来新的途径和思路。

1 数字化标准工装

1.1 数字化标准工装简介

数字化标准工装既包括产品协调部位的尺寸，还包括协调部位的几何形状，在对零件进行设计制造以及检验协调时，利用产品的3D模型以及装配尺寸、公差等因素作为主要参考项目，對零件在加工时的加工工装、零件内部工装、零件之间的工装以及检验过程工装制定的数字化标准，进而保证产品各个零部件与组织之间的形状、尺寸的协调性。

数字化标准工装代替了实物标工，避免实物标工在建设过程中需要较高建设成本的问题，同时还降低了维护的难度，简化了整个生产的流程。实物标工在进行数据传递时以模拟量的形式进行，在目前数字化制造的环境中很难实现同步自动化，因此，选择成本低、方便研究的新的工装来取代实物标工模型，进而将协调标准的作用发挥出来。数字化标工能够发挥出与传统实物标工相同的作用，但是并不是真实存在的，而是利用计算机模拟出来的模型。与传统的实物标工相比较，数字化标工不仅可以在生产制造过程中重复循环利用，还能简化整个制造环节的流程，提高生产效率。

1.2 数字化标工的协调原理

在进行工艺设计时，设计人员可以根据加工以及装配的基本工艺需求，为飞机零部件模型增加工艺基准以及结构特征进行形成整体的三维数字模型。设计人员可以结合订单上对零部件结构以及制造工艺的规定和要求，与零部件的数字模型紧密地联系在一起，进而在虚拟环境中将各个零部件之间的协调关系以三维数字模型地方式正确地表现出来，在一些需要进行装配的工装方面，还需要在合适的位置设置出相应的工具球，同时将孔位数据在坐标系中正确的表现出来，再对产品的各个结构进行检测，形成一系列的检测数据。

利用数字化标工协调的方式，不仅可以将协调路线进行一定程度的缩短，同时还能有效降低在移形过程中产生的误差，同时因为采取自动化数控设备，在进行零部件的生产加工时，准确度也能够得到有效的保证，进而使得协调的准确度提高，使得工艺装备之间具有很高的协调性。利用这种方法还可以让各个工艺装备以独立的方式进行制造，提高生产效率，降低生产周期。

1.3 数字化标工的设计准则

利用数字化标工进行设计时，首先要保持与产品设计基准的一致性，其次相邻部位的数字标工基准需要保持一致，设计、工艺以及检验基准保持一直，误差范围要合理，利用数字化标工设计的零部件在进行加工时，需要将定位面、线、点与工具求同步进行加工，进而降低加工过程中产生的误差。

2 数字化标准工装的应用

2.1 在测量系统中进行坐标系的建立

在装配过程中采取数字化标工的方式，先要在测量系统的计算机中输入工装的数字化模型，同时建立起坐标系以及基准方案，在进行坐标系的建立时，首先要将坐标参考点设置出来，在根据参考点对整个测量系统的坐标系进行完善，并且要与工装数字模型中的坐标系保持一致。在进行坐标参考点的标注时，一定要注意其精确性。

2.2 在工装中进行定位器的安装

在建立好相应的坐标系之后，就可以将工装定位器安装在工装中。以往的飞机生产制造过程中，通常采用实物标工定位的方式来完成工装定位器的安装。利用数字化标工技术进行装配时，除非必要的厂际互换过程需要采用实物标工外，其余部分均用数字标工来代替在进行工装设计时，以数字标工为基准来进行定位地的定位，工装定位器的装配过程中利用激光定位仪，可以变进行定位点的测量边进行定位器的安装。

2.3 将零部件装配在工装中

在建立的坐标系中，通过定位器定位的方式完成零部件的装配。在三维数字化模型中，对于零部件的关键特征进行定义，在完成工装的测量定位之后，可以将零部件上的坐标与三维数字模型中的坐标进行对比分析，用来检查装配过程中的存在的误差问题。

在数字化标工的实际应用过程中，各个生产单位主要有三个步骤：第一步，分析国内外的实际工装以及标准工装的使用情况，研究、总结标准工装的特点以及原理，对数字标工进行相应的定义，比如说数字标工的应用范围、应用目的以及建设的理论原则和依据，再结合相关的模拟分析软件进行数字标工模型的建立，同时将规范原则建立出来，再对模型的分析和修改方法进行研究分析。将数字标工技术应用到实际的生产过程中，对整个产品的生产设计以及装配进行分析修正。

3 结束语

在飞机制造过程中采用数字化标准工装的方式，能够更好地实现制造装配过程中的协调性以及一致性，保证其精度。不仅包含有飞机制造过程中的理论几何控制信息，还能够适当的增加一些制造工艺信息，建立数字化标准工装，可以实现零部件的设计、制造、检验同步进行，提高飞机生产制造的效率。在进行数字化标准工装的应用时，首先应用于测量系统坐标系的建立，其次应用于工装中定位器的安装，还能应用到将零部件装配到工装中，更好地发挥出数字化标准工装的作用。

参考文献：

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