飞机工艺装备模块化设计系统的技术研究

◎ 王雯萱

飞机工艺装备的设计与制造是飞机制造工程的重要组成部分，它直接关系到飞机生产总目标的实现，并对飞机产品的可靠性、适航性和使用寿命的提高、综合技术性能的改善、研制生产成本的降低及缩短研制周期等方面起着十分重要的作用。

一、飞机工艺装备模块化设计系统的构建

飞机生产制造工作是一个十分复杂的流程，通常来说，工作人员会通过模块化设计的方式，对工艺装备进行分类设置，然后逐一进行优化研究，以提高整体设计工作的科学性和合理性。在时代发展的当下，企业应当积极利用计算机技术构建网络工作平台。

1.系统设计环节。

设计资源库管理系统：对设计资源库进行管理，包括设计实例信息、三维模型、二维图形、设计规范与标准知识、选择和判断知识、专家经验知识和航空企业其他设计资源（如工装标准件库）等信息进行管理。

飞机工装设计子系统：对于新的飞机工装设计任务，通过调用系统其他功能模块完成设计。当系统设计工作完成后，再根据飞机工艺装备的种类进行智能化的模块划分工作。模块划分后，应根据模块的划分原则、模块独立性原则和专家经验对划分结果进行评价。如果划分结果不合理，要进行调整。现阶段，飞机工装模块化设计系统以CATIA为开发平台，利用计算机应用体系结构对CATIA实行二次开发。主要应当对其进行功能设计，包括存取功能、知识的检索和查询功能及设计资源库的维护管理功能。

2.运行参数。

系统的稳定运行需要由技术人员结合工作需求，在系统后台设定相应的运行参数。这样能够根据设计问题的需要，对已有三维模型进行参数驱动，从而得到符合需要的三维模型。系统参数的设置工作是否合理，将直接影响模块化设计系统的构建效果，需要企业引起重视。

3.应用实例。

以飞机机翼为例，飞机机翼是飞机机体的主要装配组件，其结构复杂，要求严格。根据飞机机翼结构，一般可以将其分解为翼尖、翼肋、襟翼、副翼、前缘、后缘和壁板等装配单元。飞机总装型架是用于飞机机翼组装的装配夹具，可实现飞机机翼各装配单元的定位和组装，并通过铆接（胶接、焊接）的方法，将各装配单元装配成完整的飞机机翼。同时，飞机总装型架是由骨架、定位件、夹紧件和辅助设备组成，其中骨架是飞机总装型架的基础构件，其结构必须考虑合理的力传递。结合实际工作情况来看，由于飞机总装型架结构复杂，因此，在时代发展进程中，各个企业都开始意识到了信息技术的应用优势，都在积极研究模块化设计系统的构建方案。

二、飞机工艺装备模块化设计系统的技术应用

在运行模块化设计系统时，涉及到对网络信息技术的合理应用，具体应当结合设计工作的基本运行流程，合理选择相应的技术方法。

1.信息数据的收集及筛选技术。

根据任务需求，首先工作人员应当对工装设计任务对象的设计问题信息和要求进行提取、分析，然后根据设计问题信息推理出相似规格的工装实例。针对已划分好的每一个模块所对应的一组模块实例，运用模块实例推理的方法，找到与新设计要求最相近的模块实例。对所选择的模块实例根据新设计要求进行分析、评价和修改。而基于我国网络环境具有复杂多变的特点，而且企业的发展规模也在不断的扩大，实际需要收集及整理的数据信息不断增多。在这种情况下，应用信息技术可以实现对数据的智能处理工作，减轻员工的工作压力，进而让员工将更多的精力放在如何优化模块化系统的设计方案上，为推动飞机工艺装备的合理制造及安装工作提供基础数据支持与保障。

2.模型构建及拆分技术。

据统计，工装的设计、制造周期一般占新产品研制开发周期的40%左右，工装成本占总研制成本的20%～30%。因此，这就表示，飞机工装在航空企业生产中是极其重要的。在飞机制造环节中，技术人员可以利用信息技术来构建飞机的结构模型，从中分析出该设计方案是否合理，并根据实际情况进行相应的调整。同时，把一组飞机工装设计实例的总体功能需求自顶向下进行分解，直至通过逐层分解所得到的每一个子功能都能够由一个独立的结构实现，这些子功能就是进行模块划分的基本单元，每一个模块都由一个或几个子功能组成。这就是进行模块设计的关键环节，其将直接影响飞机工艺装备生产制造工作的最终效果，必须要保障技术人员具备相应的操作能力。

3.飞机工装的快速设计流程。

飞机工装的一个显著特点是：工装与工装设计任务对象结合部位的结构，会随着工装设计任务对象拓扑结构的变化而有所变化，而其他部分的结构变化不大。例如，用于飞机制造夹具的夹具基体、夹紧机构和传动装置等部分大体上相同，而定位元件、夹紧件和导向件等部分，可能会随着工装设计任务对象拓扑结构的变化而有所差异。在快速设计环节中，技术人员应当将设计问题信息根据每一个模块的功能（即所对应的模块实例的性能属性特征）进行分解。根据分解后的推理信息，在该组模块实例中进行检索，要先对设计有重要影响的特征信息进行检索匹配，按照相似性计算，从实例库中匹配出一组相关的实例。根据人工交互的方法进行选择，并根据设计问题信息进行所选模块实例的分析、评价和修正，最后得到输出结果。如果没有检索结果，则应重新设计模块实例，并输出设计结果。

结论：在进行模块化设计系统的构建工作时，需要了解飞机的整体造型结构，并分析本次设计环节需要使用哪些信息技术手段，注重于提高设计人员的专业工作能力及创新意识，积极研究优化设计流程的可行方法。在这个环节中，常用的技术主要包括：信息数据的收集及筛选技术、模型构建及拆分技术，同时，技术人员也在积极研究开展工装快速设计的方法，这是保障飞机制造工作顺利开展的基础前提。