国外大型飞机装配型架设计的新方法

大型飞机装配技术

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国外大型飞机装配型架设计的新方法曹增强：

西北工业大学教授，主要从事飞机装

配与先进连接技术研究。２００４～２００５

年在澳大利亚国立大学作访问学者

航空制造业的竞争日趋激烈，人

们要求飞机的承载能力更强，更高

效，而交货周期却更短。为满足这些

严格的要求，飞机设计师不得不寻求

更先进的设计方法和工具，以提高产

品质量，缩短研制周期。有限元分析

方法和智能设计系统加速了产品的优

化设计，使零件、组合件的设计达到

了前所未有的精度。这些先进的方法

和工具为型架设计方法的改进提供了

技术基础。

传统型架设计方法

存在的问题

飞机结构件尺寸大，刚度小，而

６０航空审ｑ造技术－２００６年第２期

万　方数据西北工业大学机电学院曹增强确定装配的设计方法、飞机结构与装配型架并行设计以及柔性设计技术是国外大型飞机装配型架采用的新方法和新技术，为缩短飞机研制周期，降低生产成本，提高产品的竞争力提供了新的途径制造精确度要求高。为保证产品制造装配型架的设计随之改动，这又延长精度和互换协调，飞机制造过程中采了型架的设计制造周期。用了成套装配型架。为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位，现有确定装配设计方法装配型架采用刚性结构，而且一套型为缩短飞机研制周期，目前国外架只能用于一个装配对象，因此，７飞机许多公司都采用了“确定装配”生产准备过程中需制造大量的装配型（ＤｅｔｅｍｉｎａｔｅＡＳｓｅｍｂｌｙ）设计方法。架。由于尺寸大，结构复杂，因此，装确定装配是用来描述产品设计过程的配型架的制造周期长，成本高，而且占一个术语，其基本思想是构成产品的地面积大。传统的装配型架上要安装不同零件在预定义的结合面配合装许多定位件，为保证定位精度，定位件配，整个装配过程不需要专门的测量的安装往往需要专用安装仪器，如电仪器和复杂的测量及调整。确定装配子经纬仪、激光准直仪等，工作的分散设计方法属于面向制造和装配的设计性差，安装效率低，安装周期长。方法的一部分，这种设计方法的潜在一般飞机生产准备周期占飞机研好处是减少工装和工具，提高装配效制周期的ｌ／２以上，而装配型架的设率，从而减少生产准备周期和制造费计制造是飞机生产准备的主要内容之用。从理论上讲，这种设计方法要求一。减少型架的制造时间对缩短整个零件的准确度高，不同零件“吸附在飞机研制周期有重要意义。为缩短生一起（Ｓｎａｐｔｏｇｅ恤ｅｒ）”就可保证产产准备周期，人们希望飞机设计完成品装配的准确度。因此，这种设计方后，生产工装很快就能投入使用，而法必须以三维ＣＡＤ系统和智能设计型架设计的依据是飞机结构数据，因系统为设计工具，以高精度ＣＮＣ设而传统的型架设计往往在飞机设计完备为加工手段。成后才开始进行。实际生产过程中，在型架设计中确定装配设计方法

装配对象的设计数据经常改动，导致的一个具体应用就是采用“销钉板”

大型飞机装配技术

（Ｐｅｇｂｏａｒｄ），比如在立柱上加工许多

标准的坐标孔，有相应标准的销钉与

坐标孔配合。为了定位装配对象，专

门加工了许多定位用刻度板（Ｉｎｄｅｘ

ｐｌａｔｅ），这些刻度板上也有坐标孔，

可以通过销钉及相应的坐标孔将刻度

板定位在立柱的销钉板上。刻度板和

立柱的装配不需要专门的光学仪器和

其他安装工具。刻度板是专门针对装

配对象的特点加工的，用于桁条等结

构的定位。

ｔ飞机结构和装配型架

的并行设计

民用飞机的结构尺寸愈来愈大，

如目前最大的超大型客机Ａ３８０，双

层客舱，高２４ｍ，长７３ｍ，翼展宽８０ｍ，

标准机型载客５５０～６５０人。飞机结

构的大型化对设计人员提出了新的挑

战。由于结构尺寸的增大，设计人员

需要解决承载和空气动力外形方面所

遇到的许多问题，从而导致设计周期

更长，设计更改更多，这必然影响工

装的设计、制造周期，延长了产品的

上市周期。

要缩短产品上市周期，在飞机结

构设计的同时就应开始工装设计，即

飞机产品和飞机工装的并行设计。由

于工装的设计依据来源于飞机产品数

据，要在最终产品数据还未确定的情

况下进行工装设计，工装的部分结构

必须独立于产品数据。工装和产品并

行设计的一个基本思路是改变传统的

工装结构，将其划分为独立于产品数

据或只需要基本数据的标准结构和依

赖于最终产品数据的专用结构件两部

分。装配型架的标准结构部分主要有

立柱、底座、辅助支撑等，专用部分

主要有用于定位桁条的刻度板、接头

定位件等。专用件一般尺寸较小，设

计、加工制造周期很短，并且不需专

门的大型加工设备。标准结构尺寸

大，结构复杂，往往需要专用大型加

工设备，其设计、制造周期长。标准

结构的设计不需要最终产品数据或只

万　方数据需一些基本数据，因此在飞机产品设通过丝杠可以在ｙ向移动。立柱通过计的初期就可进行设计制造，当产品底座上的导轨可作Ｘ向移动。为了保最终版本发放后只需较短的时间就可证装配对象在ｙ向的定位，在底座上完成专用结构的设计制造。标准件和往往有多个辅助支撑。辅助支撑通过专用件采用确定装配设计方法，装配导轨可作Ｘ向移动，ｙ向定位点可以非常方便，并且不需专用安装工具，装通过调整伸缩顶杆来调整。空客英国配周期短。这样，在产品设计完成后很公司制造的柔性高速铆接系统中有两短时间内型架就可投入产品装配。套柔性装配型架，可以铆接Ａ３３０／确定装配和并行设计方法在Ａ３８０３４０，Ａ３１９／３２０／３２１；Ａ３００系列飞机机壁板装配型架的设计制造中取得了巨翼上下共有１２种壁板，型架经过一定大的成功。空中客车英国公司以三维的调整，还可用于８种壁板的装配。每零件实体定义和开发的智能设计系统套型架有１０个可移动的立柱，２个围为工具，制造工程师可以将零件几何框式接头定位板，５个辅助支撑及底特征很快转换为桁条定位指针（Ｓｔ血一座。每个立柱上有一套定位系统以满ｇｅｒｍｄ既），用于定位每一个桁条。足不同壁板结构的定位要求。定位系统包括４个可调节指针定位机构，其中装配型架的柔性设计上下２个指针从蒙皮外表面定位，中大型飞机的装配型架更加庞大，间２个指针从蒙皮内部对壁板定位。制造周期长，占地面积大。传统的装配型架采用刚性结构，一套型架只能装配一个组合件或部件。柔性装配型架可以装配不同产品，能够减少型架数量，从而减少工装制造周期和费用，减少生产用地。柔性设计的基本思想是在型架中采用可以快速调整的机构，以满足不同装配对象的装结束语配要求。一般型架有数个立柱，每个大型飞机装配型架在飞机研制过立柱上有多个定位件。分析Ａ３４０—程中占有重要地位，其设计方法对飞６００的柔性型架的桁条定位部分可以机研制周期有较大影响。柔性设计方发现。柔性型架的立柱、定位件，甚法和并行设计的采用可明显缩短型架至底座都是可以移动或调整的。采用的制造周期，减少型架数量和占地面确定装配设计方法设计制造的Ａ３８０积，对降低成本和缩短研制周期具有壁板装配型架有数个桁条定位在型架重要意义。确定装配设计方法是并行上。型架的立柱上有带多个坐标孔的设计和柔性设计实施的基础，而确定“销钉板”，定位桁条的刻度板通过定装配设计方法必须以三维实体定义和位销固定在“销钉板”上。立柱上的智能设计系统为设计工具，以高精度定位指针在Ｚ向可以通过螺纹调整，ＣＮＣ加工设备为手段。（责编咏智）

２００６年第２期－航空制造技术６１

大型飞机装配技术

国外大型飞机装配型架设计的新方法

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年，卷(期)：

被引用次数：曹增强西北工业大学机电学院航空制造技术AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY2006，(2)3次

引证文献(3条)

1.邹爱丽.秦政琪 飞机钣金件数字化柔性装配[期刊论文]-机床与液压 2010(10)

2.秦政琪.范振伟 飞机薄壁组件数字化柔性装配研究[期刊论文]-沈阳航空工业学院学报 2009(3)

3.许国康 大型飞机自动化装配技术[期刊论文]-航空学报 2008(3)

本文链接：http://www.77cn.com.cn/Periodical_hkgyjs200602011.aspx

授权使用：沈阳航空航天大学(syhkxy)，授权号：e6ba37f7-0b3f-40a7-8f14-9ec200c8853b

下载时间：2011年4月11日

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