飞机制造工艺装备的标准化设计与管理

飞机制造工艺装备的标准化设计与管理

顾天宇 张佳 刘剑超

陕西飞机工业有限责任公司 723215

摘要：在飞机制造中，飞机结构件的种类多种多样，只有充分实现柔性夹具等夹具的合理制造，才可以保证飞机结构件实现高水平的安装和应用。因此，该文对当前柔性快装夹具设计制造存在的问题进行总结，并针对很多飞机结构件制造人员重点关注的问题，制定相应的改进策略，以期为相关制造和研究者提供有益的借鉴和参考。基于此，本篇文章对飞机制造工艺装备的标准化设计与管理进行研究，以供参考。

关键词：飞机制造；工艺装备；标准化设计

引言

飞机制造工艺是飞机制造业的基础工作，是连接产品设计与制造的桥梁，对上承接产品设计信息开展工艺技术与管理活动，对下指导飞机零组件生产、部件装配、系统安装、试验试飞等飞机制造过程。现阶段，设计工艺并行协同工作基本贯穿了飞机研制全过程，型号研制对工艺工作的目标性、合规性、经济性、先进性提出了更高要求，为了适应设计工艺并行协同新的研制模式，保证工艺工作更加系统、规范、协调、高效，研究建立基于飞机研制全过程的工艺设计标准十分必要。

1飞机结构健康管理

飞机结构健康管理（SPHM)作为飞机健康管理系统一个重要组成部分，随着结构健康监测技术的发展，也取得了积极进步。SPHM也是结构完整性第IV和V任务包的重要任务内容，它是FSMP、L/ESS和IAT技术发展的延续。根据SPHM技术发展演变情况，按照发展时间和趋势大致可划分为3个阶段。第1阶段，国外早期是通过飞行小时数和起降次数的统计对军机机队进行管理，当军机达到指定飞行小时或起降次数后，就对该机型进行退役处理，该阶段适合于机群的简单管理。第2阶段，基于不同预测方法结合疲劳计、飞参、应变等发展了单机寿命监控技术，实现了对军机进行单机疲劳寿命管理。第3阶段，近十几年来随着信息技术不断进步，在第2阶段技术基础上发展了基于网络的综合健康管理体系。第1阶段管理的优点是不需要额外设备、经济方便，但其缺点也非常明显，如不能区分不同的任务类型，不能实现关键部位的监控等。国外在第2和第3阶段的发展方面开展了大量工作。

2工艺设计标准现状分析

工艺设计标准指导工艺设计工作规范化、标准化开展，是保障型号研制进度和质量的重要手段。按照飞机研制需求及工艺设计技术的发展，主机厂结合自身的工艺设计工作均建立了适应自身制造技术水平的工艺设计标准，基本包括了工艺规划、顶层工艺设计、详细工艺设计、工程更改贯彻、工艺现场管理、工艺改进、工艺评审等工艺设计工作内容。工艺设计标准之间既相互关联，又彼此承接，协同工作，形成工艺设计标准体系，并统一工艺设计工作。工艺设计标准体系化发展是工艺设计水平不断提升的主要途径，对发挥工艺设计标准整体效能具有重要作用。前期工艺设计标准仅支持飞机制造阶段的工艺设计工作，工艺系统也更多关注在设计正式发图后，从产品实现角度开展工艺设计工作。在设计工艺协同研制模式下，工艺设计工作的范围和内容都得到了延伸和扩展，目前，工艺设计标准还存在不系统、不全面、不协调等诸多问题。（1）工艺设计标准未完全涵盖飞机研制全过程工艺设计工作，无法更好地支撑设计工艺协同工作的开展。（2）工艺系统还未完全建立设计需求识别、工艺设计、验证确认、工艺改进等正向工艺研发的标准体系。（3）部分工艺设计标准缺失，对工艺工作指导性不足，相关工艺设计不规范、工艺设计效率低。比如：各专业工艺性审查手册、设计工艺并行协同管理、新工艺技术研发、技术储备、工艺仿真、工艺验证、外扩供应商技术管控等内容。（4）工艺设计标准对上级标准、国家法律法规、用户要求等内容的承接及贯彻不全面，对于成本、进度、质量管控考虑不足，合规性有待进一步提升。

3工艺设计标准制定与实施

3.1热结构设计

从喷管热结构数值分析的角度来看，目前国内外学者在进行喷管热结构数值分析时，材料在高温高压载荷下的非线性问题、烧蚀行为等是研究的重点领域。研究过程中，基于试验现象的理论分析、针对实际物理问题编制求解程序或软件以及利用通用求解器直接仿真或通过对其的二次开发技术进行特定问题的详细仿真等手段得到了大量运用，成果突出，也积累了不少的工程经验。在考虑间隙的热结构设计方面，随着发动机工作开始，一方面燃气内压作用，另一方面燃气温度传递使得各组件受热膨胀，而由于各组件材料的弹性模量、热膨胀系数等各种物理性能有差异，将会导致组件之间产生结构间隙。结构间隙的产生有利于保证喷管的热结构不会因受力载而破坏，但同时也不利于保证喷管整体结构的完整性。其有利性表现在，结构间隙产生以后，将会为喷管各组件提供更多地热膨胀空间，避免产生因为膨胀空间不足而导致过大的热应力，造成结构破坏。其不利方面表现在，过大的结构间隙将会导致喷管内燃气穿入，热密封出现问题。此时如果由燃气侧至喷管最外层金属固定结构存在一条通道，由于两侧的压差作用，则可能发生间隙内异常烧蚀，扩大通道，使得燃气能够直接穿入直至金属结构，使金属结构因过热而破坏，无法保证喷管整体的稳定性和结构完整性。这一现象通常称为穿火。因此在喷管结构设计时，需要合理的进行结构间隙设计，兼顾结构可靠性和结构完整性。

3.2提高自动定位技术应用水平

自动定位技术的应用需要与柔性夹具的自动夹紧过程相符合，尤其要对滑动传感器装置所具备的多方面应用价值进行完整的分析，使传感器装置可以在精准检测压力大小的情况下，实现对夹紧动作的合理设置，使自动定位技术可以与自动夹紧程序相符合。自动定位技术的应用一定要加强对机床设备各项产生构成情况的考察，尤其要对结构件加工所需条件加以总结，使红外线检测系统可以与工件的自动检测需求相符合，并保证工件具备更高的合格率。自动定位技术的应用需要保证偏差数据得到精准记录，尤其要对柔性夹具的松开和归位时间进行正确把控，以便能够在毛坯吊装需求得到满足的同时，提高自动定位技术的应用质量。飞机构件在安装的过程中，需要对自动定位技术的相关偏差信息进行精准记录，尤其要对偏差数据和相关图表资源进行有效收集，使故障信息可以在分析对比的过程中，充分满足飞机制造和使用需求，以便能够在飞机完成全部加工的情况下，实现对故障部件的规范报废处理。自动定位系统在使用过程中，还需要对系统的关闭时间进行合理选取，为工件库的构建及使用创造有利条件。

结束语

工艺设计标准体系是保证飞机研制生产规范、高效、稳定的重要路径。基于正向研发工艺理念，分析飞机研制生产与服务保障全过程中涉及的主要工艺工作以及每个研制阶段的工艺工作侧重点，是制定工艺设计标准的关键。工艺设计标准的制定应进行总体策划、统一管控，在体系框架的指导下确定每项标准的管理内容和技术要求，使各项工艺设计工作得到有效管控，提升工艺设计工作效率，加快型号研制进度，保障研制质量稳定可靠。

参考文献

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