飞机装配工装组件库与快速装配设计技术研究
赵薇薇
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赵薇薇,. 飞机装配工装组件库与快速装配设计技术研究[J]. 航空航天学报,2021.4. DOI:10.12721/ccn.2021.157034.
摘要: 飞机装配工装是航空产品制造设计中不可缺少的工艺装备,各类标准件库的建立和使用在一定程度上提高了工装的设计效率,在加快产品研制进度方面起到了重要作用。航空生产制造数字化水平在不断提升的过程中,多种类型的工装结构组件被研发出来能够满足企业的生产设计需要,利用专门的组件库对这些组件信息进行管理可以实现工装结构组件的合理利用,快速装配设计技术在应用期间也可以在满足飞机装配工作设计要求的基础上快速完成组件装配,装配质量和效率都可以得到提升。
关键词: 飞机装配工装;组件库;快速装配设计;技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157034
基金资助:

工装组件由较多的零件组成,整体结构较为繁琐,以往在进行组件设计时如果某一结构部位发生变化则需要进行重新组装设计,所以整个流程较为繁琐。由于组件的装配特征较为明显,不同装配零件之间的关系在每次装配时都需要重新确定,传统操作方法容易出现偏差。对飞机装配工装组件库与快速装配设计技术进行研究和应用可以改善以上问题,通过建立专门的装配设计系统可以满足飞机工装组件快速装配要求。

1.组件库系统的管理与维护

航空企业中各部门都有着明确分工,各岗位工作人员所负责的内容也有所不同,组件库系统针对不同用户的能力和级别设计了不同的角色权限,普通用户在该系统中只能进行相关信息的查阅和使用,对于已经完成的装配组件可以进行一系列应用操作,但是没有维护改系统的权限,只有使用权限。普通管理者则可以在使用者相关权限的基础上能够进行组件的上传和整理,具有一定的设计权限。而高级管理人员则是对这个系统进行管理以及对其他管理者和使用者的统一管理,具有审核与发放权限。

高级管理人员还具有更新、修改、添加用户信息的权限,组件上传后一般只有高级管理者能够看到,可以根据实际情况提出相关的修改意见,创建者按照相关意见修改后高级管理者会重新进行审核,合格才会允许产品发放,让普通用户也可查阅和使用相关组件。发放的产品要注明各类信息,主要包括设计人员信息、审核人员信息、入库时间和产品相关信息等,这些信息数据都会集中储存在企业专门的数据库系统中。

2.组件库系统的文件存储

不同类型组件的设计者和设计部门都有所不同,一般会将设计资料和模型储存在各自的电脑中,不利于企业的集中管理。而且员工在进行产品设计过程中使用的服务器安全性比较低与企业服务器相比存在一定的差距,所以入库组件一定要保存到企业专门的服务器系统中。数据库服务器具有独立性特点能够与其他服务器相分离,在使用期间的灵活性比较高。

入库产品的设计文件类型和数量比较多,只上传到数据库服务器中则无法保存文件内容,所以还需将相关内容上传到文件服务器上,要保证设计文件和装配文件的完整性进行重新命名,相互之间存在联系的文件也要进行关联设置,在使用相关文件时系统可以根据文件名进行自动查找。

3.组件的实例化调用

用户不需要将一系列的数据参数导入到相关模型中或者将所有的文件信息下载到自己的客户端中,经过反复的数据选择来确定最终的产品参数。组件实例化调用技术的应用可以直接使用设计者的产品模型,在导入相关数据后可以直接就进行参数配置。能够对于实例化内容进行重新编号,其中就包括与之相关的文件信息,确保能够将其与其所引用的文档文件进行区分。组件实例化调用的适用性比较强,可以进行单个零件的产品设计,也可以满足装配组件的相关要求。

用户根据自身需求筛选出所需要的组件后系统中会将与之相关的参数信息全部展现出来,为用户使用提供参考依据。用户可以根据参数列表中的相关信息导入组件,也可以选择其中一些参数配置生成相关的设计实例,在这一过程中可以对预装配的组件进行三维预览,可以直观、形象将组件模型展现出来,通过对模型中相关参数的检查和计算可以避免实际装配设计过程中出现的误差问题。

4.工装快速装配设计的实现

本文结合航空企业在飞机装配工装快速设计中的具体应用需求,研究零部件装配设计技术,采用CAA作为开发手段,实现CATIA环境下零组件的快速装配设计。

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。在飞机装配工装设计中,需要装配的零组件对象数目众多。采用快速装配技术,迅速添加零组件与装配体之间的装配约束关系,可以有效减小设计人员进行装配设计的工作负荷,提高装配设计的效率。

为了减少装配元素的选取工作,可以将用于快速装配的组件的装配元素发布出来,作为参考元素。这些元素将由快速装配软件自动识别,无需用户进行选取。用户只需在预装配的组件上选取装配位置,即为预装配的部件选择装配元素。

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。

以下是某翻转型架的切向夹紧轴承组件的快速装配实例。用户选择支架上的装配面和两个装配孔作为参考元素。经用户确定,系统会将组件导入装配体,并自动为其添加约束,确定组件的装配位置。快速装配技术和参数实例化技术紧密结合,对具有装配特征的系列组件进行统一的管理,并在快速装配之前将已经发布装配特征的零组件根据参数实例化,减轻了组件装配设计的繁重工作任务。

结语:数字化技术的合理运用在提高航空企业的生产设计技术水平方面起到了重要作用,利用多种先进技术和网络平台可以快速进行飞机装配,建立了飞机装配工装组件库为相关设计工作的开展提供了便利,可以满足不同产品的装配工装设计需要,设计质量和水平都得到了提升。这种方法的可行性和实用性比较强,需要进一步加强相关内容研究与应用。

参考文献:

[1]刘展展.飞机装配工装与工装设计的关键技术[J].经济技术协作信息,2020(2):90.

[2]赵薇薇.飞机装配工装组件库与快速装配设计技术[J].经济技术协作信息,2016(5):70.

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