飞机工装数字化的定义和技术研究

高嵩

摘要：目前，对现代飞机的工装数字化技术己经日趋成熟，但是，现代飞机的工装还一直处在二维矩形图样、三维图形模型的发展阶段，工装产品设计和装备生产研制过程中，主要问题是由于采用了一种传统的工装作业研制模式，这种作业方法严重地直接影响了现代飞机的生产周期。本文主要通过分析飞机工装的数字化定义，对大型飞机机身工装数字化的基本定义以及技术应用问题进行了深入探讨，最后列出来飞机工装数字化的总体发展框架，最后为飞机工装数字化的运用提出建议。

关键词：飞机装配、数字化设计、技术

一、飞机工装数字化定义

所谓的工装数字化技术指的是对于工装的设计与生产制造的过程中，采用数字信号来传递大小和信息的技术，利用计算机自动设计生产出关于工装的三维实体模型，采用自动化数控加工的方式来制造各种工装的零构件，并通过应用先进的计算机辅助测量技术来进行对工装的设计、制造、安装和检测，它是一种先进的工装设计、制造、安装和检测技术集成的一体高效率的化新生产技术。

飞机工装设施在航空发动机制造过程中占据着很大的地位。通过采用工装进行数字化技术，来设计、制造、安装和检查工装，对于改善飞机的制造品质、缩短飞机开发研制的周期和降低生产费用具有十分重大的现实意义。

工装的数字化技术大量地采用了数字传输的方法，可以减少工装返修的数量，方便对工装进行检查，从而有效控制了工装的精度和误差等各个环节，有利于实现对工装的设计、制造、安装及检测等各个环节的一体化，实现对制造工艺流程的信息整合与分析共享。数字化的工装技术是通过数字式质量的传递，大大降低了国际标准的工艺设备装置数量，不仅节约了许多的原材料和生产加工的时间，而且也大大缩短了工装的开发和研制时间。

二、飞机工装数字化生产的总体框架

大型飞机制造工装企业数字化设备生产系统是以我国现代大型计算机无线网络工作环境系统及其设备并行安装工作管理模型系统为技术基础，在中国工装设备综合技术管理体系的技术支持下，由大型飞机工装设备数字化技术设计开发中心与船舶制造工装技术信息服务开发中心这一个部分共同开发构成。该项列栏目的设计生产线以国家工装产品综合信息管理平台作为设计核心和主要出发点，申请项目审核审查通过后，在国家工装产品综合信息管理平台系统中自动生成一套工装产品制造解决方案。

工装设计人员通过飞机研制协同平台下载产品数模和技术条件，在数字化设计中心利用工装快速设计系统进行工装设计，利用有限元分析软件进行CAE工装刚、强度分析，设计完成后的工装数模导入工装CAPP系统，进行工装工艺方案制定。之后工装制造部门在数字化制造中心开展工装制造工作，利用车间可视化系统监控工序的流转直至工装交付的各个环节，实现工装研发全生命周期的数字化管理。

三、当前飞机工装数字化遇到的瓶颈

首先，我国飞机制造业起步时间短，最早建成的轻工业基地主要是想前苏联学习，和欧美等国家的航空企业相比，我国工装的装配架构造还不够完善，在装配过程中，通常需要占用大量的土地面积，而且，零部件生产时间长，使得整机装备的时间也延长，故生产成本增加。

其次，我国工装设计水平普遍偏较低。当下，我国飞机装配技术滞后，关键零部件甚至是采用进口的方式，自主研发的水平较低，整体制造能力不强，要想造出理想的大型飞机，在保证质量的条件下提高生产效率，这是许多飞机装配企业面临的一个共同难题。要想让国产飞机飞上蓝天，就要抛弃“造不如买”的念头，做到自主研发，提高工装水平，缩短制造工期，要有系统化的意识，在生产的各个环节进行优化。

四、数字化技术在装配工装设计中的应用

工装数字化设计具体是指在三维数字化环境内能落实对工装结构零构件设计，数字化与装配设计工作任务;工装数字化制造具体是指在数字化设计工装模型，数字化加工设备仪器等协助下，对工装的关键属性型面，互换协调交点进行加工与装配;工装数字化检测是利用数字化检测设备设施对数字化设计，制造工装进行检测的过程。在飞机工装设计与制造过程中，数字化技术的应用有效的完善了飞机工装设计、制造流程，具体体现在如下几方面：

（1）调整了工艺装备的设计制造形式，三维数字量将传统技术中的实物样本模拟量取而代之，这在很大程度上能降低工装数目，省略了模型样板、标准样件、工装制造样板等物件。

（2）目前，数控加工与安装技术在工艺装配生产制造领域中有广泛应用，其有效的扭转了以往工装制造分工、生产形式、作业程序、组织管理等模式。新的时代背景下，模拟量传导被国内的航空公司广泛运用，同时结合标准样件、模线样板的结构特征与功能，连续优化了飞机制造企业工装制造的组织体系，专业分工原则在该体例中很好地表现了出来。

结语

数字化工装技术将是飞机制造业的发展方向，由于计算机技术和数控设备的发展和大规模应用，全数字量传递不仅可以实现，而且先进的数字量可完全取代传统的模拟量传递。数字化工装技术在飞机制造行业具有广阔的前景，其中的许多规范和技术难点需要人們在实践中不断地探索、完善和解决。

参考文献

[1]杜辉：飞机装配工装制造执行系统中的计划与调度研究，博士学位论文，2013.3

[2]夏青，张建雄，宁栋：工装设计优化技术的现状及发展趋势分析，《湖北农机化》2020年第10期

[3]卫红，罗小桃，王振培：飞机装配工装结构分析与优化技术，航空制造技术，2009

[4]王建华，欧阳佳，陈文亮：飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势，航空制造技术，2013