飞机装配工装组件库与快速装配设计

◎郭海阳

一、当前飞机装配中存在的问题

1.组件资源的共享利用程度不高。

飞机制造中所需的装配组建数量较多、形状多样，在装配时必须保证每一种组件对应一种工装，这样才能让组建被牢牢固定，满足装配要求。但是在实际工作开展时，虽然组件资源较为丰富和多样，但是相互之间没有实现充分的共享。除了会直接影响整机装配效率外，也有可能因为装配时选用的组件不合适，而影响到装配结果，给飞机结构安全留下质量隐患。在飞机装配作业数字化发展背景下，如何实现组件资源的整合与共享，也成为现阶段必须要考虑的问题。

2.设计模型维护不到位。

根据以往的经验积累，目前飞机制造公司已经设计并使用了多种类型的工装组建，基本上能够满足现阶段飞机装配的使用需求，在提升装机效率方面也发挥了显著的作用。但是我们也应当看到，由于维护不到位、管理不科学，一些组件在使用完毕后，随意放置在车床或其他地方，容易受到污染和损坏。这样就会导致组件的精度受到影响，对今后的飞机装配结果也会造成干扰。例如，一些夹紧组件因为受损而不能将装配工件牢牢固定，就会因为零部件松动而影响装机质量。

二、飞机装配工装组件库与快速装配设计

1.组件库的建立与管理。

要想实现快速装配设计，首先要建立基于各类工装组建的数据库，利用计算机和相关软件，从数据库内实现数据信息的快速调用和整合利用，进而为快速装配设计提供支持。可以利用扫描仪等设备，对本公司现有的一些工装组件进行扫描，获取其三维坐标，然后通过特定的软件，在计算机中形成三维图像。将所有工装组件全部扫描完成后，数据集中存储，形成一个组件库。考虑到组件库内数据的安全性，还必须设置不同的访问权限，防止数据被破坏、泄露。例如，普通员工只能进行数据的查询和调用，以支持快速装配设计工作的开展，但是没有权限进行数据更新等操作。而管理人员则具有组件库的操作权限，例如上传新的数据，进行数据维护等。只有定期进行组件库的维护，才能让组件资源不断丰富，在快速装配设计中发挥更大的作用。

2.组件库系统的文件存储机制。

不同的工位上，由于装配任务不同，因此所用的工装组建也存在很大差异。为了实现组件库内数据信息的集中管理和统一调配，必须要引进文件存储机制，并且由管理中心的数据库服务器进行单独管理。入库的产品既有单个零件的设计文件，又有装配体设计文件。仅仅把装配体文件上传到服务器不会保存产品的所有设计信息。因此需要在把装配体文件上传到文件服务器的同时，把该文件相关联的所有的零件设计文件和子装配件设计文件一同上传到文件服务器，并把上传的文件重新进行命名编号和关联设置，系统才可以调用入库的文件。这项工作需要由组件库系统自动完成。装配体的文件关联信息保存在产品文件的树结构中，只有通过CATIA的二次开发工具CAA，才可以实现对装配体模型树的遍历，查询关联文件。

3.基于参数的组件实例化调用技术。

本组件库系统集成了基于参数的组件实例化调用技术。用户无需将系列化组件导入产品模型，或是将原有参考文档下载到自己的工作目录下，然后再通过复杂的参数选择和设置得到所需的产品实例。通过实例化调用导入的组件就是设计者所需要的特定产品模型，使得在导入产品的同时，完成系列产品的参数配置工作。实例化功能会对所有实例化的对象进行重新编号，包括装配体文件和与其关联的零件文件，以区分实例化对象和它所引用的参考文档。实例化调用不仅针对单个零件系列，对于由装配体构成的系列组件同样适用。

使用者通过客户端的人机交互界面，在“检索栏”中输入想要查询组件的关键信息，然后点击搜索后，就会在显示栏中将所有符合检索条件的组件列出。使用者可以快速浏览，并准确定位自己想要使用的目标参数。然后将该组数据选种，并将其从组件库中导出。导出的信息会直接进入到预装配组件的控制终端，然后在显示屏上展示出三维组件模型。使用者可以直观的了解该模型是否符合使用要求，并对存在瑕疵的地方，进行在线修改，提高了组件模型的设计精度。

4.工装快速装配设计的实现。

所谓装配设计，就是通过定义预装配部件和导入产品的一对或若干对几何特征的约束，从而确定二者的空间位置关系。快速装配是指针对在某一装配模型中装配多组相同规格零组件的情况，在定义零组件的装配特征和分析零组件与装配模型之间约束关系特点的基础上，实现用户在装配模型上选择较少的装配约束几何元素，自动定义约束关系，从而实现零组件的快速成批装配。

由于飞机装配中零件的种类多、样式丰富，在运用快速装配设计时，可以批量化的选择添加组件模型信息。另外，还可以利用计算机自动检查工件与组件之间的适配信息，如果两者适配，则完成快速装配；反之，则计算机自动提示两者之间存在的信息差异，方便技术人员找到问题所在，并重新调整组件信息。

以螺纹连接件的装配设计为例，用户只需选中预装配产品的一个孔，系统会通过高亮显示的方式提取出该产品上所有具有相同直径的孔，提示用户是否为所有选中的孔进行相同的装配操作。由于被导入产品的装配特征已经发布，用户无需对导入组件的几何元素进行选取工作。此时经用户确认，即可添加正确的约束关系，一次性完成多个螺栓的装配设计。

三、结语

信息技术在飞机制造领域的应用正变得越来越广泛，依托信息技术优势，在提高装配精度和效率方面，作用显著。通过建立装配工装组件库，可以通过扫描等方式，在计算机上展示各类组件的三维模型，然后利用相关的软件完成快速装配设计，极大的减轻了人工压力，也推动了飞机装配向自动化、高精度、高效率等方向的发展。