飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件的設(shè)計與研究

董峻朋 郭巖

摘 要：飛機(jī)的裝配設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件眾多，對于個各零部件間的配合精度要求嚴(yán)格，因此為了滿足設(shè)計、生產(chǎn)、制造時的技術(shù)要求，在飛機(jī)設(shè)計制造時采用了大量的工藝裝備，主要包括裝備工裝設(shè)計、刀具、夾具、模具的設(shè)計。其中裝配型架結(jié)構(gòu)的設(shè)計占飛機(jī)生產(chǎn)制造的一大部分，那么飛機(jī)型架的裝備就成了影響整個飛機(jī)制造的生產(chǎn)周期、生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)成本的首要因素。

關(guān)鍵詞：工藝裝備；飛機(jī)裝配型架結(jié)構(gòu)；設(shè)計流程

中圖分類號：V22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 飛機(jī)裝配型架設(shè)計要求

飛機(jī)的裝配型架是機(jī)體上各個部件、組件、鍛件等裝配單元在裝配過程中對其進(jìn)行定位夾緊的工藝裝備，是滿足飛機(jī)裝配的一個輔助裝置，飛機(jī)型架的設(shè)計內(nèi)容如下：

1.1 飛機(jī)型架設(shè)計流程

（1）在對型架設(shè)計前需要進(jìn)行準(zhǔn)備，需要連接飛機(jī)制造的需求，了解工藝文件、整個飛機(jī)裝配方案、裝配程序、交接狀態(tài)等。

（2）需要先進(jìn)行草圖的設(shè)計，通過不同的設(shè)計方案，繪制不同的草圖。

（3）對設(shè)計方案和草圖進(jìn)行分析和評審，從而進(jìn)行工作總圖的繪制。

（4）將總圖拆分為零件圖。

1.2 飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件的種類

通常架車、卡板、內(nèi)形板是典型構(gòu)件中的重要組件，也是該文主要的研究對象，吊掛與工作梯是與外形無關(guān)的。

（1）外形定位件，確定氣動力外形的定位件，一般分為卡板、包絡(luò)板、內(nèi)形板三類。

（2）架車，用于產(chǎn)品的運輸、對合停放等，分為有軌架車、普通架車、對接車3種。

（3）托架是在架車上用于調(diào)整位置的輔助結(jié)構(gòu)，通常由移動裝置、升降裝置、支撐件3個部分組成。

（4）吊掛裝置，吊掛一般分為運輸?shù)鯍炫c對接吊掛兩種，包括橫梁、鋼索、接頭、吊帶幾部分。

（5）工作架，又叫做工作梯，是為了方便工人裝配依附于型架上設(shè)計的輔助裝置，包括梯子、地板等。

1.3 架車結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求

按照與產(chǎn)品的接觸形式，將架車分為硬架車、滾動駕車、帶式架車3種形式，硬架車是應(yīng)用最為廣泛的一種，通常又分為一托、三托、五托3種結(jié)構(gòu)，來滿足不同曲面的支撐，具體形式如圖1所示。架車的設(shè)計要求如下：1）設(shè)計時，產(chǎn)品的重心應(yīng)在中心線上，這樣可以保證整個型架的穩(wěn)定性。2）架車所有的主要承載輪如無特殊需求應(yīng)該為統(tǒng)一規(guī)格，保證運行過程中的平穩(wěn)。3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)該在長度方向。4）手推車把手應(yīng)與導(dǎo)向輪同側(cè)。5）通常設(shè)計為4個輪子，直帶輪2個導(dǎo)向輪2個。6）架車一般為焊接框架結(jié)構(gòu)，長寬比例為4︰3～2︰1。

2 飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件的建模

典型構(gòu)件庫的建立就是把飛機(jī)裝配型架典型結(jié)構(gòu)件的模型收集到一起，建立參數(shù)化模型與相應(yīng)的管理系統(tǒng)及專門與CAD對接接口，優(yōu)點在于大大縮短了工人的裝配量，設(shè)計時間并且可以及時糾正錯誤。

2.1 初始模型參數(shù)化設(shè)計

（1）零件信息，包括零件特征模型信息、裝配屬性、參數(shù)信息。

（2）層次關(guān)系，表示一個系統(tǒng)的零件組成關(guān)系。

（3）裝配關(guān)系，裝配關(guān)系中零件的方向與位置的定位；裝配體中所包括零件間的配合關(guān)系。

（4）參數(shù)約束關(guān)系，當(dāng)繼承參數(shù)發(fā)生變化時，生成參數(shù)也要隨之調(diào)整。

2.2 主參數(shù)模型

主參數(shù)是指能夠封裝下層幾何信息，上層幾何屬性的信息，體現(xiàn)各個部件變形系列的參數(shù)。在零件的參數(shù)設(shè)計時，主參數(shù)是驅(qū)動設(shè)計的，次參數(shù)由主參數(shù)決定，常量參數(shù)是不變的。常量參數(shù)比較容易確定，主參數(shù)與次參數(shù)確定一般原則是：第一，決定產(chǎn)品形狀的參數(shù)，影響設(shè)計性能的參數(shù)，有裝配約束的參數(shù)設(shè)為組參數(shù)；第二，必須要保證次參數(shù)與主參數(shù)有一定的關(guān)聯(lián)。

2.3 檢索機(jī)制的建立

由于飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件中的種類數(shù)目繁多，因此建立了自動檢索機(jī)制，在搜索欄中輸入關(guān)鍵詞即可找到相關(guān)零件。

3 設(shè)計與實現(xiàn)

飛機(jī)型架裝配設(shè)計中飛機(jī)型架典型構(gòu)件的設(shè)計是最為重要的部分，為了提高設(shè)計效率和質(zhì)量，滿足企業(yè)需求，開發(fā)飛機(jī)型架典型構(gòu)件庫與零件間的建模工具也是至關(guān)重要的。

CATIA（計算機(jī)輔助三維交互設(shè)計應(yīng)用），由于它強(qiáng)大的設(shè)計系統(tǒng)，使其在飛機(jī)、輪船、汽車等設(shè)計領(lǐng)域得到了一致好評。CATIA在行業(yè)內(nèi)建立了通用標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計中的資料得以共享，如：STEP、Dxf、IGES等。飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件的設(shè)計一般分為典型構(gòu)件主體建模、各零件間建模2個部分。

3.1 零件間建模的數(shù)學(xué)模型

我們給出一組定義作為建?；A(chǔ)：

定義一：初始模型是工作面簡化后的典型構(gòu)件，如果實體模型需要進(jìn)行局部修改，那么修改前初始模型為，修改后實體模型為B，則。

定義二：我們把產(chǎn)品的設(shè)計特征叫作原象，用于映射構(gòu)件的工作面特征，記為M。

定義三：局部修改中的布爾和叫作虛構(gòu)造，記為P。

n表示初始零件數(shù)。

定義四：初始模型的定位尺寸與原象間的約束關(guān)系，記為W。

定義五：初始模型裝配關(guān)系與原象的關(guān)系，記為A。

3.2 零件間建模設(shè)

裝配布爾運算的基礎(chǔ)是在實體零件間的布爾運算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過零件的布爾運算映射到裝配模型中，其過程如下：1）將產(chǎn)品設(shè)計的坐標(biāo)導(dǎo)入典型構(gòu)件模型中；2）生成映射特征；3）在零件間實現(xiàn)與裝配實體間的布爾運算。

3.3 典型構(gòu)件庫設(shè)計工具

構(gòu)件庫設(shè)計工具將裝配建模與參數(shù)化集成在一起，下面以架車為例說明構(gòu)件庫的使用。

進(jìn)入構(gòu)件庫首先出現(xiàn)構(gòu)件調(diào)入對話框，選擇所需要的構(gòu)件，象架車，會出現(xiàn)所有相關(guān)的模型，選擇需要的進(jìn)行預(yù)覽；然后根據(jù)用戶的選擇會出現(xiàn)設(shè)置主參數(shù)對話框，根據(jù)要求輸入?yún)?shù)值。

4 結(jié)論

該文討論了飛機(jī)裝配型架典型構(gòu)件的設(shè)計要求，常見典型構(gòu)件的研究，其中以架車為主；另外還研究了典型構(gòu)件的構(gòu)件庫設(shè)計與應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的型架設(shè)計，我們采用的虛擬制造技術(shù)提高了整體的協(xié)調(diào)性，直接產(chǎn)生零部件明細(xì)表，而且計算機(jī)繪圖能夠保證圖形的一致性，也方便我們觀察改進(jìn)，大大地提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

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