试论飞机装配工装与工装设计的关键技术

试论飞机装配工装与工装设计的关键技术

发表时间：2019-04-04T16:32:48.473Z 来源：《中国西部科技》2019年第3期作者：刘东洋

[导读] 飞机装配工装设计工作已经遇到一个较难突破的瓶颈，长期利用较为传统的设备思想开展装配工装设计工作，需要在此基础上进行不断创新与改革，利用年轻的思想开展设计装配工装。在开展各项设计工作的过程中必须充分发挥计算机的辅助作用，其中主要涉及到飞机装配工装与CAD智能设计，以及飞机装配工装概念设计的内容。通过对逻辑方法的科学使用，实现对装配工装模型的顺利构建，最终完成科学合理的飞机装配工装。

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飞机工艺装备作为保证飞机制造和装配准确度要求的专用设备，在飞机生产中占有举足轻重的作用。传统的工艺装备大量采用刚性结构，设计制造周期长、研制成本高、开敞性差、应用单一，难以满足飞机多品种、小批量生产模式下的研制需求。因此，如何缩短工装的准备周期，并以较小的生产成本满足飞机零部件的结构变化，从而快速响应飞机装配工艺过程，实现飞机装配制造的柔性化和快速化，成为飞机制造企业面临的技术瓶颈和研究热点。

一、飞机装配工装与CAD智能设计

飞机装配工装技术已经经过较长时间的发展，从传统的手动开始，在不断发展过程当中逐渐转变为半自动以及半机械，现在已经逐步实现对机械自动化的转变，可以说飞机装配工装技术发展速度相当迅猛。现阶段在实际针对飞机装配工装开展设计工作的过程当中，需要利用先进的科学技术以及信息软件，计算机辅助设计CAD就在其中，通过对CAD软件进行分析后可以发现，其种类相当多。我们主要有结合某航研发的FFixCAD进行探究，它的设计流程如图1所示。

在充分融合二维建模与三维建模的基础上，可实现对上述设计方法的顺利获取，飞机装配型架的设计是该项软件使用的主要范围。其中会涉及到多项内容，主要有理论分析图、总体设计以及零件设计等。也就是说必须在充分考虑上述内容的基础上，实现对飞机装配型架的科学设计，在设计飞机装配工装时，还可利用其他方法进行。AutoCAD是较为常见的一种，AutoCAD与FFixCAD之间存在相当大的差别，在飞机装配工装设计工作中使用AutoCAD，并不能实现对三维立体要求的满足，只能利用二维对其进行设计，所以其干涉仿真存在一种较为缺乏的状态。AutoCAD软件是在绘制飞机装配工装零件图时所必须使用的一个软件，它作为一项基本软件支撑所有飞机装配工装开展零件图设计工作。

二、飞机装配工装概念设计

飞机装配工装设计工作并不是一个在短期内即可迅速完成的工作，需要从各个细节着手，对其质量与水平进行不断提升。设计规划、概念设计以及详细设计等，都在飞机装配工装设计的涵盖范围之内。同时不能忽略更改设计的重要性，必须在充分结合上述设计的基础上，进一步提升飞机装配工装设计的质量。产品初步拟定工作是设计规划的主要内容，概念设计主要是开展一系列的轮廓设计工作，必须保障对产品的针对性。针对工装内存在的因素进行科学合理的装配，是设计方案整合的实质，进而促使装配工装在布局方面提升自身的效率，这对后续详细设计工作的顺利开展打下坚实基础。

建立概念设计模型是飞机装配工装概念设计不可缺少的组成部分，在其中占据重要位置，也为后续查询与借鉴工作的顺利开展奠定基础。三元是构成飞机装配工装概念设计模型的主要内容，下面我们对其进行分析。

MCT=（SCT,GCT,ACT）

在上述公式当中，飞机装配工装概念设计三元组可通过MCT进行直观体现。其余三项内容分别代表概念设计语义模型、概念设计几何模型以及概念设计装配模型，其分别对应SCT,GCT,ACT。

三、飞机装配工装布局设计

1.飞机装配工装布局设计特点

与普通机械产品进行比较后可以发现，飞机装配工装布局设计带有较为明显的特征，上述特征可在多个方面进行直观体现，我们主要将其总结为以下几点。

（1）需要考虑工装内部的约束，还要综合考虑整体约束；

（2）受到飞机生产的制约，需要考虑骨架与定位器的强耦合关系；

（3）由于飞机产品结构紧凑，所以一般工装布局因飞机机型而异，非标准件特别多。

2.装配工装布局

骨架、定位器以及辅助装置，是共同构成飞机装配工装不可缺少的内容。在这三部分结构中，最为基本的就是中骨架，这是支撑整个飞机工装的核心。定位器以及辅助装置，主要是作为其他零件的支撑件进行使用，在保障定位器空间位置稳定性方面，发挥相当重要的作用。下面我们对飞机装配工装布局进行客观分析。

（1）需要将产品结构件与定位器部件协调布局，为了考虑开阔性因素，可以将定位器由多个支撑件和工作间组成；（2）将骨架分为主元件和次元件，主元件上安装多个定位器；

（3）将所有骨架元件焊接成一个整体，同时将整体固定在地基和底座上。对于飞机装配工装骨架的形式可以分为框架式、组合式、分散式、整体座地式，这些骨架的使用，都需要考虑飞机装配工装的使用性、协调性、稳定性。

结语：会有一定的缺陷存在于飞机装配工装设计当中，装配工装的设计任务规划、工具支持较为缺乏就在其中，可利用关键技术对上述缺陷进行有效弥补。本文所提及的方法主要是利用设计结构矩阵与多色集合的方式，实现对传统工装技术不足的进一步改善。通过对工装设计以及信息集成的进一步融合，覆盖飞机装配工装设计的每一个细节，其中还会有设计过程分析、重组与设计任务分配等内容的参与，最后顺利完成工装整体应用以及验证工作。

参考文献：

[1]李维亮,杨京京,周良明.基于模块化设计的柔性装配工装关键技术研究[J].机床与液压,2016,44(4):14-17.

[2]周红.MBD环境下的飞机装配工装变更技术研究[D].南京航空航天大学,2013.

[3]俞鸿均.面向自动钻铆机的飞机柔性工装设计技术研究[D].沈阳航空航天大学,2016.