飞机制造工艺装备设计现状与发展研究

2024年3月28日发(作者：人力资源总监)

飞机制造工艺装备设计现状与发展研究

发布时间：2021-05-13T05:24:52.547Z 来源：《防护工程》2021年2期 作者： 阎雷雨 高萌

[导读] 随着我国飞机制造项目不断扩大，对生产质量的要求越来越高。

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省 710089

摘要：随着我国飞机制造项目不断扩大，对生产质量的要求越来越高。我国在先进制造技术和装备上的需求会越来越多，中国的飞机

制造商的需求尤为突出。由于早期飞机结构简单，飞行高度低、速度慢，对工艺装备的需求不仅数量少，而且精度要求低。随着飞机设计

水平和市场对产品质量要求的不断提高，尤其是进入喷气时代以来，工艺装备在飞机装配中的重要作用日益显现。

关键词:飞机制造工艺设备发展趋势

一、我国传统飞机制造装备技术的特点

1、飞机生产协调主线采用模拟量传递技术

在传统的飞机设计时，先进行的是概念设计工作，即根据相关的理论和要求绘制出相应的参考图样，之后再根据具体的参数来进行核

算，进而再绘制出最终图板，并制造出相应的样件，待样件合格后，再进行成品飞机的制造。即便国内的相关科研工作者及技术人员都在

不断进行飞机制造技术的研究和创新，然而因为各种因素的限制，国内的飞机制造技术依然比较落后。

2、飞机产品的制造载体为静态制造

初期的飞机制造所用的工艺设备都属于机械性装备，所以整个制造过程属于静态制造的范畴;与此同时，所有参与制造的人员多是属于

机械专业的毕业生，这一点更证明了飞机所用设备的结构属于机械结构。我国在飞机制造的初期使用的基准和检测工具都是通过人工制造

的，这又再一次证明了飞机产品静态制造的特点。静态制造只是相对于当下先进的自动化技术来说，静态制造表明了在当时国内的飞机制

造技术的自动化程度很低。

3、飞机制造的外貌特征为刚性工艺装备

刚性工艺装备的通用性和柔性都比较差。也就是说厂套装备只能生产相对应的零部件，不能转换也不能替代。所以，我国早期的飞机

生产车间最大的特点是生产机械设备特别多，如果厂房占地面积不大，是无法完成全部的生产任务。这个特点在我国生产力水平低下的当

时也起到了一定的作用，通常情况下在战争年代比较适合这种生产方式。但是在现代这种生产方式阻碍了飞机制造业的发展。

二、飞机工艺装备的作用

飞机工艺装备是飞机制造中必备的一种设备或工具，用来保证飞机产品的质量，提高劳动生产率，减轻劳动强度，降低产品成本，从

而提高产品的竞争能力。首先是保证产品的质量，其中最重要的是，保证所设计飞机的几何外形和尺寸，通过工艺装备准确地将其传递到

最终产品上。若没有标准工艺装备，就无法保证飞机产品的外形准确度和部件间的协调互换。在很多情况下，如果没有部件装配用的型架

和零件成形用的模具，就无法生产出合格的飞机产品。飞机制造用的工艺装备的作用具体体现在下述几个方面。

1、提高劳动生产率及减轻劳动强度

工艺装备上的定位器、夹紧器，应保证定位可靠，操作方便、迅速。如果采用气动、液压装置来夹紧，机电控制则会使工作效率更

高。对于型架卡板的升举，采用气动液压装置或机械平衡都可以减轻工人劳动强度，方便工作。对于笨重的工件，可以在型架上设置下架

装置来吊挂、运送。

2、降低产品成本

除了减少人力消耗、提高工作效率外。一种设计合理的工艺装备还能降低原材料消耗。例如，若毛坯在机床夹具中定位合理，则可以

减少毛坯的加工余量。设计落料模具时，合理的排样和定位可以提高板料的利用率。若工艺装备供电、供气等系统的设计合理，则可以降

低能源消耗，减少能量散失等。这些物力消耗的减少也可降低飞机产品的成本。

三、飞机制造中的工艺装备的发展趋势

1、日益精细化

飞机装配中的工艺装备简称工装，是指为满足飞机设计要求或工艺要求所需要的各种刃具、夹具、量具、模具、型架等的总称。由于

飞机产品的结构、工作环境和标准不同于一般机械产品，所以除了传统的制造手段外，还需针对不同机型的零件、组件和部件，制造专用

的工艺装备。这些专用工艺装备用于对工件进行加工成形、装配安装、测量检查、检测调试，以及在工艺装备之间进行协调移动。它对保

证飞机零、组件的质量，提高劳动生产率和确保飞机制造符合设计和适航要求，有着十分重要的意义。

工艺装备是随着飞机制造和装配技术一起发展的。起初，飞机的结构很简单，这时候很多装配工作都是靠手工完成的，对工艺装备的

要求不仅数量少，而且精度低。随着飞机的飞行速度和高度的逐渐提高，飞机设计师们开始追求飞机的气动性能和制造精度，完全靠手工

去完成飞机所有的装配工作已经不可能，这个时候工艺装备就发挥了重要作用。

现代民用飞机由于部段尺寸大、精度要求高等特性，在装配过程中要达到设计要求，就必须采用特殊的工艺装备。如大型民用飞机各

部段的蒙皮对接，间隙误差都是在毫米之内，这就需要借助工艺装备来确保对接精度。从某种程度上说，工艺装备也从一个侧面反映出制

造商的能力和水平。

2、柔性化发展

随着飞机系列化发展，飞机通用性的重要作用逐渐显现出来。空客A320系列就是一个典型的例子，其零件通用性超过80%。简单地

说，就是要求一个工艺装备能满足多种零件或者至少是同类多个零件的装配需求。

从飞机的发展历史来看，制造成本在不断攀升，这里面固然有新技术的使用、增加新功能、改善客户体验等方面的原因，但有一个重

要的原因不容忽视，那就是用于飞机装配的专用工艺装备数量庞大，造价昂贵，一旦设计有改动，就可能造成飞机的工艺装备返修或者报

废重制，从而导致成本攀升。为了解决这个问题，同时顺应高质量、自动化的潮流，工艺装备有以下几个发展趋势：

（1）数量精简，结构简化

目前，飞机上大量使用新材料、新工艺，使得飞机结构有一体化的趋势，从而减少了工艺装备的数量。以波音787飞机为例，由于采用

了大量的复合材料，有的部段甚至是整体一次制造的，不再采用传统的“零件-组件”组合式装配工艺，从而大量减少了零件工艺装备和装配

型架的数量。此外，自动钻铆技术在飞机装配上广泛应用后，只需要通过工艺装备将组件或者部件进行预定位，钻出必要的定位孔就可以

了，而不再需要大量的零件定位装置和钻孔装置。

（2）机电信息一体化

随着自动化技术的提高和网络技术的发展，以前很多传统的机械工艺装备都会逐步加上自动化的元素，甚至是自动化唱主角。工艺装

备的自主移动、产品的调姿和测量都在逐步自动化。产品制造过程中的即时信息和需求，都会被采集后进行处理再反馈给制造单元。比

如，现场的产品测量数据会上传到服务器、服务网络或者数据库等，需要时还可以将有关情况反馈给现场，优化制造过程，直到满足设计

或者客户要求，从而对制造过程进行在线、即时、集中管控。

四、结语

飞机制造企业的发展水平直接关系到我国航空事业的发展，而在飞机制造的过程中，需要投入大量的装备。近年来，我国航空工业已

有飞速发展，在航空制造技术方面已取得许多突破，但从研发现代高端航空产品的角度看，目前我国的航空制造技术尚难以适应，有待继

续大力加强航空制造高新技术的研究和开发。

参考文献

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[2]晓诚.为飞机的健康把脉[J]航空维修与工程,2009(04):196.