飞机装配样机的技术研究与分析

刘科文

摘 要： 飞机的设计与研发向着一体化的方向前进，实现这个目的必须将飞机的制造建立在数字化技术的基础上，本文研究了通过数字化技术实现飞机装配工艺样机信息机构与建模，装配约束与装配工艺，拓扑几何关联，降低飞机在制造中的周期和成本。

关键词： 装配工艺样机信息构件与建模；装配约束与装配工艺；拓扑几何关联

1.装配工艺样机信息构件与建模

飞机的装配工艺设计是从飞机设计数据提出，一直到整个飞机设计以及装配完成，这个过程是一个非常复杂的过程，需要综合考虑各种要素，针对现代飞机的设计需求，数字化设计理念应用的非常广泛，MBD技术就是其中之一，它是以三维实体建模为基础，工程图纸为辅助，实现飞机的制造方法。

MBD技术的数据构成如图1.1：

MBD通过将三维模型中的尺寸和公差标注、属性等信息，实现对设计的产品数字化定义，主要的内容如下：

（1）设计模型主要是表示产品的三维几何模型，内容包含设计基准、参考模型、约束等；

（2）注释主要包含产品的尺寸、公差、标准、文本等信息，反应产品的特征；

（3）属性是产品进行描述的必要内容。

飞机装配样机总体建模框架如图1.2。

装配工艺结构是模型构建中的主要部分，通过对装配中的特点分析，研究出层次混合装配规划技术；装配工艺特征是无结构的工艺信息，它是由标注、工艺属性组成；附加工艺特征的组成有控制几何和实体特征两部分；在通过配套信息生成、表示和管理，最终实现样机的建模。

2.装配约束与装配工艺

飞机的结構和零件的特点是，复杂、尺寸大、性能高等，在装配与制造的时候需要专用装配工装，不能在同一个位置实现整个飞机的制造与装配，需要划分装配单元和装配工装步骤，最终实现装配。

层次式混合装配划分模型是装配工艺中的一种方法，它的模型是采用分层、自上而下与自下而上相结合的方法对飞机装配进行划分，内容包含各零件、部件的隶属层次和装配顺序，过程如图2.1。

整个飞机上，零件的数量有几万，装配顺序和装配单元数量很多，需要对零件之间实现装配约束，保证每个零件的装配顺序和装配方法的正确，约束分为语义约束、几何约束和工艺性约束三种。

3.拓扑几何关联

飞机的制造与加工是一个逐步逼近的过程，协作广、难度大、反复更改量大，在工艺信息和设计之间缺少关联，为了能够提高飞机产品设计与工艺规划以及后期的制造效率，需要建立数字传递模式，基于工艺特征的拓扑几何关联。

工艺特征内容包含如下：

（1）工艺基准，它是构成零件之间相对位置的点线面，例如飞机的水平基准线、翼弦平面等，定位基准、装配基准、混合基准等；

（2）互换协调要素，是指飞机零件在装配中，不需要修补和选配，在一定的公差范围内，实现零件之间的互换；

（3）工装申请信息，该概念是在装配任务中，它是由支持工装设计的一组结构形状及其相关工艺描述构成的工艺信息集合；

（4）测量对象，它是对飞机装配中飞机结构件和工装的安装和检测，工具包含量规、塞尺、激光跟踪仪和室内GPS等；

（5）密封定义，在飞机整体结构上，密封性是最重要的，漏气、漏油等，利用缝内密封、缝外密封、表面密封、紧固件密封和混合密封，对飞机实现密封。

在飞机的制造中，不能完全依靠飞机机构完成加工和装配，在满足精度和质量的前提下，可以通过附加工艺特征实现零件的定位与装配，例如工艺吊耳、工艺孔、工艺余量等。

结论

现代飞机的制造设计中，基本理念是低成本、短周期、质量高，实现这种理念需要从飞机的实际制造出发，通过飞机样机模型，将飞机的制造装配，通过建模实现预先装配，分析飞机装配工艺设计中需要传递和发放的各类工艺信息，建立装配划分模型，实现飞机的装配。

参考文献

[1]岩石.依然.大飞机数字化装配技术.[J].航空制造技术，2010（18）：32-33.

[2]郑国磊.朱心雄.许德.飞机装配型架中骨架的数值化设计原理及实现.[J].航空学报2005，26（2）：229-233.

[3]丘宏俊.陶华.高晓兵.飞机装配工艺设计知识本体.[N].西安工业大学学报，2007.

[4]王巍.贺平.万良辉.飞机柔性装配技术研究.[J].机械设计与制造.2006，32：35-37.