飞机装配工装与工装设计的关键技术

◎郭海阳

一、向导同步映射技术

1.加权有向工装设计。

随着飞机制造工作中对装配精度要求的日益严格，以往的装配工装设计由于存在较大的误差，已经不符合现阶段的装配工作要求，在这种情况下必须要创新设计理念和运用新的设计技术，才能满足飞机制造的工作要求。加权有向设计可以根据现有设计方案和设计参数，找出其中存在的不足，或是与装配要求之间存在的差距，进而明确下一步设计优化的方向，在这一过程中实现了工装设计的不断提升，保证了始终能够满足飞机装配工装的设计需要。同时在装配设计处理中，还应该按照加权有向设计工作处理中的设计任务分配，及时将整体分配设计处理中的原则及对应的设计单元划分，保障在单元划分设计处理中，能够为整体的飞机装配结构设计奠定基础。

2.加权有向设计结构矩阵。

加权有向设计结构矩阵指的是在整个装配式结构设计中，为了将整体的装配结构设计能力提升而采取的一种结构设计，在其结构设计中以装配式结构设计中的数据为基础，及时进行对应的矩阵建设，保障在矩阵建设中，能够将其装配结构设计中的对应的矩阵映射实施好，同时还应该按照矩阵设计中的控制要求去及时协调对应的有向结构设计，通过这种有向结构设计能够为飞机装配结构设计能力转化奠定基础。

支持这一工装设计技术应用的系统组成主要包括：（1）资源库。用于存储各类工装的数据参数，在进行工装设计时可以利用计算机快速检索，寻找到匹配的数据，为工装设计提供数据支持。（2）设计任务规划模块。根据设计思路，自动生成一套设计方案，规划设计路径，从而减轻了设计人员的工作压力。（3）设计结构矩阵和多色集合。在完成工装结构框架设计的基础上，填充框架的内部细节，使工装设计趋于完善，同时又保证了整体协调性。

3.设计过程重组算法。

设计过程重组算法也是在整个飞机装配式结构设计中需要重点完善的一项结构设计，按照其结构设计中的工装装配需求来看，其对应的装配式结构设计处理中，为了发挥出整体的装配式设计结构，需要在其结构设计中，及时按照结构设计中的技术处理进行矩阵分解，同时还需要按照矩阵设计处理中的要求，对分解算法实施撕裂式分解，按照其分解处理中的设计要素控制，并且严格按照飞机装配设计中的结构设计进行工装装配设计重组。基于重组算法的工装设计，其优势在于实现了对每一种类型的工装组件的个性化设计，确保了能够匹配飞机制造中更多工件装配需要，有助于增强装配设计的实用性。

二、基于概念设计模型的工装布局结构设计技术

1.装配工装设计概念模型。

以往飞机装配工装设计常用的辅助工具是CAD，虽然也能够满足大多数的设计需求，但是在实际应用中也存在诸多的弊端。例如只能完成各类工装组件的物理模型设计，无法展示工装组件的三维立体模型。对于一些结构简单、形状规则的工装组件，CAD 绘图设计尚能满足要求，但是在飞机工装组件中，往往包含了大量精密的、复杂的工装组件，这种情况下CAD设计的使用性不强。为此，必须要引进模型概念的定义，并基于该定义提出了一种工装设计概念模型。通过构建概念性模型，可以将原来抽象的、平面的工装组件设计方案，加入向量结构，将其转化为直观的、立体的工装组件模型。这样一来，在工装组件的概念模型中，可以展示更多的设计细节，也方便设计人员作出修改和完善。

2.装配工装布局设计。

工装设计的最终目的是为工装组件的应用和飞机装配的开展提供必要的参考。因此，在装配工装的布局设计上，也必须从满足实际装配需求出发。基于以往的工装组件使用经验，把握工装设计要点，对飞机各个部位装配中所需工装组件的类型，具体的结构形式和空间布局等，加以明确说明。以此作为依据，在进行工装布局设计时，在原来布局方案的基础上，进行优化调整，从而更好的满足飞机装配工装设计要求。

三、知识驱动装配工作设计技术

1.基于知识约束条件的接头器设计。

在工装设计中，如何实现各类工装组件在尺寸、形状等方面的准确定位，一方面直接决定了工装组件的使用价值，影响着装配工件的固定与安装效果；另一方面也会对飞机装配效率产生影响，进而决定了公司经济效益。基于知识约束条件的定位接头器，可以满足工装组件设计中对于精准定位的要求。以飞机基准为例，将其设计中的螺旋定位器，以及对应的定位骨架设计中，需要以知识约束条件为例进行详细的规划分析，也就是在结构设计中，需要按照知识理论作为整个工装装配设计中的关键性设计技术，这样才能满足整体的装配设计工作开展需求。

2.邻接矩阵设计。

邻接矩阵设计也是飞机装配工装设计中需要重点设计的一项因素，对其设计处理中也需要按照飞机装配设计中的工装设计技术处理需求，进行科学的装配设计规划，以建立邻区矩阵形式，将整体的装配设计工作开展整合，这样才能保障在整体的装配整合控制中，能够将整体的装配控制管理矩阵建设好。需要注意的是，运用邻接矩阵设计时必须要协调好“设计过程层”与“建模过程层”之间的关系。明确不同工装组件之间的映射关系，才能提高矩阵设计方案的整体协调，进而为下一步工装组件的应用奠定基础。

结语：在飞机装配要求提升的背景下，不断创新工装设计技术，也成为推进飞机装配效率和整机装配精度的有效举措。目前飞机工装设计已经形成了比较完善的技术体系，其中加权有向工装设计、概念设计模型、邻接矩阵设计等等，都有各自的应用优势，在支持工装设计和提升工装应用效果等方面发挥了积极作用。今后还要紧跟飞机装配的需求，不断探索和创新工作设计的相关技术，才能更好的支持这一工作的持续优化开展。