飛機(jī)工裝數(shù)字化的定義和技術(shù)研究

高嵩

摘要：目前，對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)的工裝數(shù)字化技術(shù)己經(jīng)日趨成熟，但是，現(xiàn)代飛機(jī)的工裝還一直處在二維矩形圖樣、三維圖形模型的發(fā)展階段，工裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝備生產(chǎn)研制過(guò)程中，主要問(wèn)題是由于采用了一種傳統(tǒng)的工裝作業(yè)研制模式，這種作業(yè)方法嚴(yán)重地直接影響了現(xiàn)代飛機(jī)的生產(chǎn)周期。本文主要通過(guò)分析飛機(jī)工裝的數(shù)字化定義，對(duì)大型飛機(jī)機(jī)身工裝數(shù)字化的基本定義以及技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，最后列出來(lái)飛機(jī)工裝數(shù)字化的總體發(fā)展框架，最后為飛機(jī)工裝數(shù)字化的運(yùn)用提出建議。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配、數(shù)字化設(shè)計(jì)、技術(shù)

一、飛機(jī)工裝數(shù)字化定義

所謂的工裝數(shù)字化技術(shù)指的是對(duì)于工裝的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造的過(guò)程中，采用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞大小和信息的技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出關(guān)于工裝的三維實(shí)體模型，采用自動(dòng)化數(shù)控加工的方式來(lái)制造各種工裝的零構(gòu)件，并通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量技術(shù)來(lái)進(jìn)行對(duì)工裝的設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢測(cè)，它是一種先進(jìn)的工裝設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢測(cè)技術(shù)集成的一體高效率的化新生產(chǎn)技術(shù)。

飛機(jī)工裝設(shè)施在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中占據(jù)著很大的地位。通過(guò)采用工裝進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)，來(lái)設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢查工裝，對(duì)于改善飛機(jī)的制造品質(zhì)、縮短飛機(jī)開(kāi)發(fā)研制的周期和降低生產(chǎn)費(fèi)用具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

工裝的數(shù)字化技術(shù)大量地采用了數(shù)字傳輸?shù)姆椒?，可以減少工裝返修的數(shù)量，方便對(duì)工裝進(jìn)行檢查，從而有效控制了工裝的精度和誤差等各個(gè)環(huán)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)工裝的設(shè)計(jì)、制造、安裝及檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)的一體化，實(shí)現(xiàn)對(duì)制造工藝流程的信息整合與分析共享。數(shù)字化的工裝技術(shù)是通過(guò)數(shù)字式質(zhì)量的傳遞，大大降低了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工藝設(shè)備裝置數(shù)量，不僅節(jié)約了許多的原材料和生產(chǎn)加工的時(shí)間，而且也大大縮短了工裝的開(kāi)發(fā)和研制時(shí)間。

二、飛機(jī)工裝數(shù)字化生產(chǎn)的總體框架

大型飛機(jī)制造工裝企業(yè)數(shù)字化設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)是以我國(guó)現(xiàn)代大型計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境系統(tǒng)及其設(shè)備并行安裝工作管理模型系統(tǒng)為技術(shù)基礎(chǔ)，在中國(guó)工裝設(shè)備綜合技術(shù)管理體系的技術(shù)支持下，由大型飛機(jī)工裝設(shè)備數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中心與船舶制造工裝技術(shù)信息服務(wù)開(kāi)發(fā)中心這一個(gè)部分共同開(kāi)發(fā)構(gòu)成。該項(xiàng)列欄目的設(shè)計(jì)生產(chǎn)線以國(guó)家工裝產(chǎn)品綜合信息管理平臺(tái)作為設(shè)計(jì)核心和主要出發(fā)點(diǎn)，申請(qǐng)項(xiàng)目審核審查通過(guò)后，在國(guó)家工裝產(chǎn)品綜合信息管理平臺(tái)系統(tǒng)中自動(dòng)生成一套工裝產(chǎn)品制造解決方案。

工裝設(shè)計(jì)人員通過(guò)飛機(jī)研制協(xié)同平臺(tái)下載產(chǎn)品數(shù)模和技術(shù)條件，在數(shù)字化設(shè)計(jì)中心利用工裝快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，利用有限元分析軟件進(jìn)行CAE工裝剛、強(qiáng)度分析，設(shè)計(jì)完成后的工裝數(shù)模導(dǎo)入工裝CAPP系統(tǒng)，進(jìn)行工裝工藝方案制定。之后工裝制造部門(mén)在數(shù)字化制造中心開(kāi)展工裝制造工作，利用車(chē)間可視化系統(tǒng)監(jiān)控工序的流轉(zhuǎn)直至工裝交付的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工裝研發(fā)全生命周期的數(shù)字化管理。

三、當(dāng)前飛機(jī)工裝數(shù)字化遇到的瓶頸

首先，我國(guó)飛機(jī)制造業(yè)起步時(shí)間短，最早建成的輕工業(yè)基地主要是想前蘇聯(lián)學(xué)習(xí)，和歐美等國(guó)家的航空企業(yè)相比，我國(guó)工裝的裝配架構(gòu)造還不夠完善，在裝配過(guò)程中，通常需要占用大量的土地面積，而且，零部件生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，使得整機(jī)裝備的時(shí)間也延長(zhǎng)，故生產(chǎn)成本增加。

其次，我國(guó)工裝設(shè)計(jì)水平普遍偏較低。當(dāng)下，我國(guó)飛機(jī)裝配技術(shù)滯后，關(guān)鍵零部件甚至是采用進(jìn)口的方式，自主研發(fā)的水平較低，整體制造能力不強(qiáng)，要想造出理想的大型飛機(jī)，在保證質(zhì)量的條件下提高生產(chǎn)效率，這是許多飛機(jī)裝配企業(yè)面臨的一個(gè)共同難題。要想讓國(guó)產(chǎn)飛機(jī)飛上藍(lán)天，就要拋棄“造不如買(mǎi)”的念頭，做到自主研發(fā)，提高工裝水平，縮短制造工期，要有系統(tǒng)化的意識(shí)，在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。

四、數(shù)字化技術(shù)在裝配工裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)具體是指在三維數(shù)字化環(huán)境內(nèi)能落實(shí)對(duì)工裝結(jié)構(gòu)零構(gòu)件設(shè)計(jì)，數(shù)字化與裝配設(shè)計(jì)工作任務(wù);工裝數(shù)字化制造具體是指在數(shù)字化設(shè)計(jì)工裝模型，數(shù)字化加工設(shè)備儀器等協(xié)助下，對(duì)工裝的關(guān)鍵屬性型面，互換協(xié)調(diào)交點(diǎn)進(jìn)行加工與裝配;工裝數(shù)字化檢測(cè)是利用數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備設(shè)施對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)，制造工裝進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程。在飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用有效的完善了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)、制造流程，具體體現(xiàn)在如下幾方面：

（1）調(diào)整了工藝裝備的設(shè)計(jì)制造形式，三維數(shù)字量將傳統(tǒng)技術(shù)中的實(shí)物樣本模擬量取而代之，這在很大程度上能降低工裝數(shù)目，省略了模型樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件、工裝制造樣板等物件。

（2）目前，數(shù)控加工與安裝技術(shù)在工藝裝配生產(chǎn)制造領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用，其有效的扭轉(zhuǎn)了以往工裝制造分工、生產(chǎn)形式、作業(yè)程序、組織管理等模式。新的時(shí)代背景下，模擬量傳導(dǎo)被國(guó)內(nèi)的航空公司廣泛運(yùn)用，同時(shí)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)樣件、模線樣板的結(jié)構(gòu)特征與功能，連續(xù)優(yōu)化了飛機(jī)制造企業(yè)工裝制造的組織體系，專業(yè)分工原則在該體例中很好地表現(xiàn)了出來(lái)。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化工裝技術(shù)將是飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展方向，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控設(shè)備的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，全數(shù)字量傳遞不僅可以實(shí)現(xiàn)，而且先進(jìn)的數(shù)字量可完全取代傳統(tǒng)的模擬量傳遞。數(shù)字化工裝技術(shù)在飛機(jī)制造行業(yè)具有廣闊的前景，其中的許多規(guī)范和技術(shù)難點(diǎn)需要人們?cè)趯?shí)踐中不斷地探索、完善和解決。

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