飞机装配型架典型构件的设计与研究

2019-05-21董峻朋郭岩

中国新技术新产品 2019年8期

董峻朋郭岩

摘要：飞机的装配设计结构复杂，零部件众多，对于个各零部件间的配合精度要求严格，因此为了满足设计、生产、制造时的技术要求，在飞机设计制造时采用了大量的工艺装备，主要包括装备工装设计、刀具、夹具、模具的设计。其中装配型架结构的设计占飞机生产制造的一大部分，那么飞机型架的装备就成了影响整个飞机制造的生产周期、生产质量、生产成本的首要因素。

关键词：工艺装备；飞机装配型架结构；设计流程

中图分类号：V22 文献标志码：A

1 飞机装配型架设计要求

飞机的装配型架是机体上各个部件、组件、锻件等装配单元在装配过程中对其进行定位夹紧的工艺装备，是满足飞机装配的一个辅助装置，飞机型架的设计内容如下：

1.1 飞机型架设计流程

（1）在对型架设计前需要进行准备，需要连接飞机制造的需求，了解工艺文件、整个飞机装配方案、装配程序、交接状态等。

（2）需要先进行草图的设计，通过不同的设计方案，绘制不同的草图。

（3）对设计方案和草图进行分析和评审，从而进行工作总图的绘制。

（4）将总图拆分为零件图。

1.2 飞机装配型架典型构件的种类

通常架车、卡板、内形板是典型构件中的重要组件，也是该文主要的研究对象，吊挂与工作梯是与外形无关的。

（1）外形定位件，确定气动力外形的定位件，一般分为卡板、包络板、内形板三类。

（2）架车，用于产品的运输、对合停放等，分为有轨架车、普通架车、对接车3种。

（3）托架是在架車上用于调整位置的辅助结构，通常由移动装置、升降装置、支撑件3个部分组成。

（4）吊挂装置，吊挂一般分为运输吊挂与对接吊挂两种，包括横梁、钢索、接头、吊带几部分。

（5）工作架，又叫做工作梯，是为了方便工人装配依附于型架上设计的辅助装置，包括梯子、地板等。

1.3 架车结构的设计要求

按照与产品的接触形式，将架车分为硬架车、滚动驾车、带式架车3种形式，硬架车是应用最为广泛的一种，通常又分为一托、三托、五托3种结构，来满足不同曲面的支撑，具体形式如图1所示。架车的设计要求如下：1）设计时，产品的重心应在中心线上，这样可以保证整个型架的稳定性。2）架车所有的主要承载轮如无特殊需求应该为统一规格，保证运行过程中的平稳。3）导向机构应该在长度方向。4）手推车把手应与导向轮同侧。5）通常设计为4个轮子，直带轮2个导向轮2个。6）架车一般为焊接框架结构，长宽比例为4︰3～2︰1。

2 飞机装配型架典型构件的建模

典型构件库的建立就是把飞机装配型架典型结构件的模型收集到一起，建立参数化模型与相应的管理系统及专门与CAD对接接口，优点在于大大缩短了工人的装配量，设计时间并且可以及时纠正错误。

2.1 初始模型参数化设计

（1）零件信息，包括零件特征模型信息、装配属性、参数信息。

（2）层次关系，表示一个系统的零件组成关系。

（3）装配关系，装配关系中零件的方向与位置的定位；装配体中所包括零件间的配合关系。

（4）参数约束关系，当继承参数发生变化时，生成参数也要随之调整。

2.2 主参数模型

主参数是指能够封装下层几何信息，上层几何属性的信息，体现各个部件变形系列的参数。在零件的参数设计时，主参数是驱动设计的，次参数由主参数决定，常量参数是不变的。常量参数比较容易确定，主参数与次参数确定一般原则是：第一，决定产品形状的参数，影响设计性能的参数，有装配约束的参数设为组参数；第二，必须要保证次参数与主参数有一定的关联。

2.3 检索机制的建立

由于飞机装配型架典型构件中的种类数目繁多，因此建立了自动检索机制，在搜索栏中输入关键词即可找到相关零件。

3 设计与实现

飞机型架装配设计中飞机型架典型构件的设计是最为重要的部分，为了提高设计效率和质量，满足企业需求，开发飞机型架典型构件库与零件间的建模工具也是至关重要的。

CATIA（计算机辅助三维交互设计应用），由于它强大的设计系统，使其在飞机、轮船、汽车等设计领域得到了一致好评。CATIA在行业内建立了通用标准，使设计中的资料得以共享，如：STEP、Dxf、IGES等。飞机装配型架典型构件的设计一般分为典型构件主体建模、各零件间建模2个部分。

3.1 零件间建模的数学模型

我们给出一组定义作为建模基础：

定义一：初始模型是工作面简化后的典型构件，如果实体模型需要进行局部修改，那么修改前初始模型为，修改后实体模型为B，则。

定义二：我们把产品的设计特征叫作原象，用于映射构件的工作面特征，记为M。

定义三：局部修改中的布尔和叫作虚构造，记为P。

n表示初始零件数。

定义四：初始模型的定位尺寸与原象间的约束关系，记为W。