飛機制造工藝裝備設計現狀與發展研究

2024年3月28日發(作者：人力資源總監)

飛機制造工藝裝備設計現狀與發展研究

發布時間：2021-05-13T05:24:52.547Z 來源：《防護工程》2021年2期 作者： 閻雷雨 高萌

[導讀] 隨著我國飛機制造項目不斷擴大，對生產質量的要求越來越高。

中航西安飛機工業集團股份有限公司 陜西省 710089

摘要：隨著我國飛機制造項目不斷擴大，對生產質量的要求越來越高。我國在先進制造技術和裝備上的需求會越來越多，中國的飛機

制造商的需求尤為突出。由于早期飛機結構簡單，飛行高度低、速度慢，對工藝裝備的需求不僅數量少，而且精度要求低。隨著飛機設計

水平和市場對產品質量要求的不斷提高，尤其是進入噴氣時代以來，工藝裝備在飛機裝配中的重要作用日益顯現。

關鍵詞:飛機制造工藝設備發展趨勢

一、我國傳統飛機制造裝備技術的特點

1、飛機生產協調主線采用模擬量傳遞技術

在傳統的飛機設計時，先進行的是概念設計工作，即根據相關的理論和要求繪制出相應的參考圖樣，之后再根據具體的參數來進行核

算，進而再繪制出最終圖板，并制造出相應的樣件，待樣件合格后，再進行成品飛機的制造。即便國內的相關科研工作者及技術人員都在

不斷進行飛機制造技術的研究和創新，然而因為各種因素的限制，國內的飛機制造技術依然比較落后。

2、飛機產品的制造載體為靜態制造

初期的飛機制造所用的工藝設備都屬于機械性裝備，所以整個制造過程屬于靜態制造的范疇;與此同時，所有參與制造的人員多是屬于

機械專業的畢業生，這一點更證明了飛機所用設備的結構屬于機械結構。我國在飛機制造的初期使用的基準和檢測工具都是通過人工制造

的，這又再一次證明了飛機產品靜態制造的特點。靜態制造只是相對于當下先進的自動化技術來說，靜態制造表明了在當時國內的飛機制

造技術的自動化程度很低。

3、飛機制造的外貌特征為剛性工藝裝備

剛性工藝裝備的通用性和柔性都比較差。也就是說廠套裝備只能生產相對應的零部件，不能轉換也不能替代。所以，我國早期的飛機

生產車間最大的特點是生產機械設備特別多，如果廠房占地面積不大，是無法完成全部的生產任務。這個特點在我國生產力水平低下的當

時也起到了一定的作用，通常情況下在戰爭年代比較適合這種生產方式。但是在現代這種生產方式阻礙了飛機制造業的發展。

二、飛機工藝裝備的作用

飛機工藝裝備是飛機制造中必備的一種設備或工具，用來保證飛機產品的質量，提高勞動生產率，減輕勞動強度，降低產品成本，從

而提高產品的競爭能力。首先是保證產品的質量，其中最重要的是，保證所設計飛機的幾何外形和尺寸，通過工藝裝備準確地將其傳遞到

最終產品上。若沒有標準工藝裝備，就無法保證飛機產品的外形準確度和部件間的協調互換。在很多情況下，如果沒有部件裝配用的型架

和零件成形用的模具，就無法生產出合格的飛機產品。飛機制造用的工藝裝備的作用具體體現在下述幾個方面。

1、提高勞動生產率及減輕勞動強度

工藝裝備上的定位器、夾緊器，應保證定位可靠，操作方便、迅速。如果采用氣動、液壓裝置來夾緊，機電控制則會使工作效率更

高。對于型架卡板的升舉，采用氣動液壓裝置或機械平衡都可以減輕工人勞動強度，方便工作。對于笨重的工件，可以在型架上設置下架

裝置來吊掛、運送。

2、降低產品成本

除了減少人力消耗、提高工作效率外。一種設計合理的工藝裝備還能降低原材料消耗。例如，若毛坯在機床夾具中定位合理，則可以

減少毛坯的加工余量。設計落料模具時，合理的排樣和定位可以提高板料的利用率。若工藝裝備供電、供氣等系統的設計合理，則可以降

低能源消耗，減少能量散失等。這些物力消耗的減少也可降低飛機產品的成本。

三、飛機制造中的工藝裝備的發展趨勢

1、日益精細化

飛機裝配中的工藝裝備簡稱工裝，是指為滿足飛機設計要求或工藝要求所需要的各種刃具、夾具、量具、模具、型架等的總稱。由于

飛機產品的結構、工作環境和標準不同于一般機械產品，所以除了傳統的制造手段外，還需針對不同機型的零件、組件和部件，制造專用

的工藝裝備。這些專用工藝裝備用于對工件進行加工成形、裝配安裝、測量檢查、檢測調試，以及在工藝裝備之間進行協調移動。它對保

證飛機零、組件的質量，提高勞動生產率和確保飛機制造符合設計和適航要求，有著十分重要的意義。

工藝裝備是隨著飛機制造和裝配技術一起發展的。起初，飛機的結構很簡單，這時候很多裝配工作都是靠手工完成的，對工藝裝備的

要求不僅數量少，而且精度低。隨著飛機的飛行速度和高度的逐漸提高，飛機設計師們開始追求飛機的氣動性能和制造精度，完全靠手工

去完成飛機所有的裝配工作已經不可能，這個時候工藝裝備就發揮了重要作用。

現代民用飛機由于部段尺寸大、精度要求高等特性，在裝配過程中要達到設計要求，就必須采用特殊的工藝裝備。如大型民用飛機各

部段的蒙皮對接，間隙誤差都是在毫米之內，這就需要借助工藝裝備來確保對接精度。從某種程度上說，工藝裝備也從一個側面反映出制

造商的能力和水平。

2、柔性化發展

隨著飛機系列化發展，飛機通用性的重要作用逐漸顯現出來。空客A320系列就是一個典型的例子，其零件通用性超過80%。簡單地

說，就是要求一個工藝裝備能滿足多種零件或者至少是同類多個零件的裝配需求。

從飛機的發展歷史來看，制造成本在不斷攀升，這里面固然有新技術的使用、增加新功能、改善客戶體驗等方面的原因，但有一個重

要的原因不容忽視，那就是用于飛機裝配的專用工藝裝備數量龐大，造價昂貴，一旦設計有改動，就可能造成飛機的工藝裝備返修或者報

廢重制，從而導致成本攀升。為了解決這個問題，同時順應高質量、自動化的潮流，工藝裝備有以下幾個發展趨勢：

（1）數量精簡，結構簡化

目前，飛機上大量使用新材料、新工藝，使得飛機結構有一體化的趨勢，從而減少了工藝裝備的數量。以波音787飛機為例，由于采用

了大量的復合材料，有的部段甚至是整體一次制造的，不再采用傳統的“零件-組件”組合式裝配工藝，從而大量減少了零件工藝裝備和裝配

型架的數量。此外，自動鉆鉚技術在飛機裝配上廣泛應用后，只需要通過工藝裝備將組件或者部件進行預定位，鉆出必要的定位孔就可以

了，而不再需要大量的零件定位裝置和鉆孔裝置。

（2）機電信息一體化

隨著自動化技術的提高和網絡技術的發展，以前很多傳統的機械工藝裝備都會逐步加上自動化的元素，甚至是自動化唱主角。工藝裝

備的自主移動、產品的調姿和測量都在逐步自動化。產品制造過程中的即時信息和需求，都會被采集后進行處理再反饋給制造單元。比

如，現場的產品測量數據會上傳到服務器、服務網絡或者數據庫等，需要時還可以將有關情況反饋給現場，優化制造過程，直到滿足設計

或者客戶要求，從而對制造過程進行在線、即時、集中管控。

四、結語

飛機制造企業的發展水平直接關系到我國航空事業的發展，而在飛機制造的過程中，需要投入大量的裝備。近年來，我國航空工業已

有飛速發展，在航空制造技術方面已取得許多突破，但從研發現代高端航空產品的角度看，目前我國的航空制造技術尚難以適應，有待繼

續大力加強航空制造高新技術的研究和開發。

參考文獻

[1]于勇,陶劍,范玉青.大型飛機數字化設計制造技術應用綜述[J].航空制造技術,2009(11):56-60.

[2]曉誠.為飛機的健康把脈[J]航空維修與工程,2009(04):196.