浅析现代飞机装配型架设计新技术

◎田子山

（作者单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）

一、现阶段飞机装配型架设计的方法

1.装配型架设计过程。

传统的工装设计制造采用模线样板、标准样件（量规）工作法。模线样板、标准样件（量规）作为原始制造和协调依据，通过样件（量规）的实物外形和交点孔位传递产品的外形和交点要求，并保证产品制造过程的协调互换，然后制造表面样件、过渡工装等，直至完成型架制造。主要分为四个阶段：第一，设计前准备工作，包括消化产品设计资料；了解有关工艺方案和指令性工艺文件；了解装配内容、装配程序等。第二，草图设计或型架设计方案的确定。第三，绘制工作总图。第四，绘制零件图。

2.设计方法存在的不足。

结合上文概述，可以发现装配型架设计的流程比较繁琐，除此之外，这一设计方法还存在以下不足：首先，采用刚性结构，虽然保证了装配型架的定位精确，但是每更换一个类型的工件，由于其形状、结构发生了改变，就需要重新调整一次装配型架。这样就需要大量的人工，且操作起来比较麻烦。另外，装配型架实现精准定位，必须安装大量的定位器。而定位器由于工作环境、使用寿命等一系列因素的影响，精度并不稳定，这种情况下装配型架的使用效果也会受到影响。还有就是装配型架从设计到制作再到投入使用，整个周期较长，效益不理想。基于这些缺陷，必须要加快技术改良，才能更好的维护飞机制造公司的利益。

二、现代飞机装配型架设计新技术

1.飞机结构与装配型架的并行设计。

工装和产品并行设计的一个基本思路是改变传统的工装结构，将其划分为独立于产品设计数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构件两部分。装配型架的标准结构部分主要有立柱、底座、辅助支撑等，标准结构尺寸相对较大，需用专用大型加工设备，制造周期长。专用部分主要有刻度板、接头定位件等，专用件一般尺寸较小，设计、加工制造周期短，不需要专门的大型专用设备。因此，在产品设计的初期就可以进行工装标准结构件的设计制造，当产品最终版本发放后，只需设计制造专用结构就可以进行装配了。

2.装配型架的柔性设计。

柔性设计的目的是提高装配系统的自适应能力，可以针对不同的产品、组件，能够根据其形状、结构、尺寸等具体参数，自动化的调节装配型架，并保证与产品进行包裹式接触和牢牢固定。同时，配合使用自动化控制系统，每更换一个新的产品后，可以自动扫描并获取该产品的参数，然后自动调整装配型架，这样就实现了在不需要更换装配型架的基础上，进行连续作业，因此整体效率会得到明显的提升。基于柔性设计的装配型架，在实际应用中表现出了快速调整、灵活应对、简化流程等一系列特点，实用性较强。另外，柔性装配模式下，同一套装置可以适用于大多数产品，通过减少型架数量，进而降低了对于场地空间的占用。目前，基于柔性技术的装配型架设计已经有了较为普遍的应用。

3.装配型架的内定位装配设计。

在刚性较好的骨架零件上预先制出坐标定位孔，装配时在装配型架中以骨架零件上的坐标定位孔按相应定位器进行定位，即内定位装配方法。采用内定位装配方法，装配型架结构设计与传统的型架设计相比有两大改变：一种是大量采用孔定位件。在刚性好的结构件上，直接利用结构孔定位或者事先在结构件上留取工艺孔。另一种是采用多支点可调支撑。装配型架在设计时采用多支点可调的支撑形式，以便将地基的不均匀变形对装配型架精度的影响限制在局部范围内。这种方式让型架结构也变得轻巧，焊接框架的截面尺寸普遍减小。另外，采用多支点可调支撑给吊装、搬运带来很大的方便。

4.装配型架的数字化设计。

在飞机制造中，数字化发展是一种必然的趋势。基于计算机控制和电气传动的装配型架系统，可以实现从获取产品信息，调控装配型架，再到完成安装的全过程自动化。数字化设计的流程及要点为：将待安装的产品或组件，放置于装配型架上。此时前端的激光扫描仪可以快速扫描并获取该产品的三维坐标，并将数据同步到计算机中。利用特定软件的转化，在计算机中得到该产品的三维模型。然后计算机发出调控指令，让装配型架能够按照三维模型完成调整，实现制造或安装。整个流程中全部采用数字化设计、电气化控制，其优势主要体现在：其一，实现了灵活调控，保证了整体协调，提高了设计效率和加工精度；其二，出现错误的几率降低，减少了后期返工的问题，对于降低设计成本有明显帮助。

5.装配型架的模块化设计。

模块化设计可以极大的缩短装配型架制造周期，保证了在得到设计方案之后，可以在尽可能短的时间内，将装配型架投入使用。基于模块化理念的装配型架设计，对于数据库本身的规范性和数据样本的丰富度有着极高的要求。需要采集装配工装的各项参数，并将其输入到标准件库中。后期无论是装配型架设计、制造还是投入使用，可以很方便的从标准件库中获取目标信息，从而实现了各项工作的自动化。采用模块化设计还有一个明显的优势，就是实现了不同系统之间的无缝连接，对于提高装配型架的精度，提高其使用效果以及保证加工精度也有很好的保障。

三、结语

随着飞机制造对精度、效率等方面要求的不断提升，装配型架的重要性也得到了进一步的凸显。传统的装配型架设计与制造技术在实际应用中暴露出诸多的不足，必须要加快进行技术创新。其中，柔性化技术、数字化技术、模块化技术等，在缩短装配型架设计周期，实现设计制造一体化，以及保证产品安装精度等方面，体现出了较为理想的应用效果。今后还需要紧跟行业发展和工作需要，不断进行装配型架设计技术的创新研发，从而支持飞机制造更高效率和更高质量的开展。