飛機裝配工藝設(shè)計及其BOM重構(gòu)過程探討

2024年3月28日發(fā)(作者：峽口送友人)

飛機裝配工藝設(shè)計及其 BOM重構(gòu)過程探

討

摘要 本文對飛機總裝配、部件裝配工藝設(shè)計的內(nèi)容和工作程序、部件對接

各種形式的特點及其以模型為核心的裝配工藝規(guī)劃進行介紹；在協(xié)同制造系統(tǒng)中

BOM劃分由頂向下進行，先進行總體規(guī)劃，再進行詳細設(shè)計的BOM重構(gòu)過程進行

了研究探討。

關(guān)鍵詞：飛機裝配；工藝設(shè)計；構(gòu)型；BOM重構(gòu)

數(shù)字化技術(shù)應用使飛機設(shè)計制造模式產(chǎn)生巨大變革，美國波音公司在787 新

型客機研制過程中，全面采用了將三維產(chǎn)品制造信息與三維設(shè)計信息共同定義到

產(chǎn)品的三維數(shù)模型中，建立了三維數(shù)字化設(shè)計制造一體化集成應用體系，開創(chuàng)了

飛機數(shù)字化設(shè)計制造的嶄新模式，保證了波音787 客機的研制周期和質(zhì)量。

經(jīng)過多年的努力，飛機數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計技術(shù)研究也取得較快進展，

實現(xiàn)的主要技術(shù)途徑可以概括為二類：一類是以DELMIA軟件為主進行定制開發(fā)，

結(jié)合三維輕量化軟件實現(xiàn)基于輕量化模型的工藝設(shè)計及現(xiàn)場可視化裝配；另一類

是基于協(xié)同平臺開發(fā)以模型為核心的三維數(shù)字化工藝設(shè)計。

構(gòu)型是產(chǎn)品某特定構(gòu)型在產(chǎn)品生命周期中不斷演變的動態(tài)過程,并以不同的

視圖展現(xiàn)出來,不管是EBOM, PBOM 還是MBOM，它們均是同一產(chǎn)品構(gòu)型的不同的

視圖表示形式，BOM重構(gòu)與三維數(shù)字化工藝設(shè)計密切相關(guān)。

1 總裝配工藝設(shè)計

1.1內(nèi)容：

[2]

[1]

飛機總裝配是把已制成的飛機結(jié)構(gòu)部件進行對接，在機上進行各種功能裝置

和功能系統(tǒng)的安裝、調(diào)整、實驗及檢測，使飛機成為具有飛行功能和使用功能的

完整的整體。

1）飛機結(jié)構(gòu)部件的對接及對接后整流部分的安裝，功能裝置的安裝、調(diào)整，

各功能系統(tǒng)的安裝；

2）各功能系統(tǒng)和裝置的調(diào)整試驗及檢測。

1.2特點

飛機總裝配的特點是：

1）手工操作是飛機總裝配作業(yè)基本方法，工廠已采用機器人進行機翼和機

身對接工作，但自動化、智能化仍是努力的方向；

2）飛機總裝配涉及的工種多、專業(yè)性強，而且專業(yè)間接口多、交叉多、綜

合程度高、技術(shù)復雜，要有不同專業(yè)的人共同完成系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、檢測和聯(lián)

試工作；

3）協(xié)調(diào)關(guān)系復雜是飛機總裝配的技術(shù)難點，可采用三維仿真解決空間協(xié)調(diào)

問題；

4）功能調(diào)試是總裝配工作的重點；

5）高完整性要求是飛機總裝配的基本任務。不能漏裝或錯裝任何一個裝配

組件，不能漏測、漏檢、錯檢任何一個性能參數(shù)；

6）嚴格檢驗、嚴格操作是確保飛機高質(zhì)量、高可靠性要求的重要依據(jù)，要

嚴格控制多余物；

7）縮短飛機總裝配周期是縮短產(chǎn)品總周期的重要途徑。

2 部件裝配工藝設(shè)計

2.1內(nèi)容

部件裝配工藝設(shè)計是為部件裝配提供工藝技術(shù)準備，它貫穿于飛機設(shè)計、試

制及批生產(chǎn)的全過程。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：

1）裝配單元的劃分；

2）確定裝配基準和裝配定位方法；

3）選擇保證準確度、互換協(xié)調(diào)裝配工藝方法；

4）確定各裝配元素的技術(shù)狀態(tài)；

5）確定裝配過程的工序、工步的裝配順序；

6）選定所需的工具、設(shè)備和工藝裝備；

7）零件、標準件、材料的配套。

2.2部件裝配工藝設(shè)計的主要工作

1）裝配協(xié)調(diào)方案；

2）裝配協(xié)調(diào)圖表；

3）指令性狀態(tài)表；

4）互換替換技術(shù)條件；

5）工藝裝配設(shè)計技術(shù)條件；

6）零件交接狀態(tài)表；

7）裝配指令；

8）裝配廠房平面工藝布置圖。

2.3 部件裝配工藝設(shè)計的工作程序

部件裝配工藝設(shè)計從產(chǎn)品設(shè)計階段開始,并經(jīng)歷研制試制前的工藝準備、研

制試制生產(chǎn)、小批生產(chǎn)、大批生產(chǎn)的全過程。它的工作既有階段性，又有連續(xù)性。

既有先后次序，又有平行交叉。

3 飛機部件對接及其關(guān)鍵技術(shù)

飛機部件對接是把構(gòu)成飛機基本結(jié)構(gòu)的各部件連接在一起，形成整個機身、

機翼或整個飛機部件。對接工作視各種機型的具體結(jié)構(gòu)和任務分工不同，可以作

為部件的繼續(xù)，也可以作為總裝配工作的一項重要內(nèi)容。

3.1部件對接包括：

1）機身各段的對接；

2）機翼各段的對接；

3）機身與機翼的對接；

4）機身與垂直尾翼及水平尾翼的對接；

5）各操縱面與定翼面的對接；

6）各類承力整流罩對接。

3.2部件對接方案的主要內(nèi)容

1）基準部件的選擇；

2）對接順序的確定；

3）對接定位基準及定位方法。

常用對接定位基準為：水平測量點、對接面（含孔）或接頭連接孔及定位導

銷孔、部件或部段件的外形。

常用對接定位方法為：分離面上的高精度孔和連接孔用導銷定位；水平測量

法，通過水平測量點將基準部件調(diào)平，通過測量將待對接的部件或部段件調(diào)整到

正確位置后，與基準部件連接；采用對接型架定位；用固定到基準部件對接面、

接頭孔等結(jié)構(gòu)上的安裝量規(guī)或安裝夾具來定位對接部件或部段件；上述各種定位

方法綜合使用。

采用柔性對接系統(tǒng)進行精加工及對合。飛機柔性裝配:它與數(shù)字化技術(shù)、信

息技術(shù)相結(jié)合，形成了自動化裝配技術(shù)一個新領(lǐng)域。采用激光測量技術(shù)、柔性托

架自動控制技術(shù)、移動式高速加工技術(shù)、協(xié)同控制技術(shù)、精度場和準確度分析等

先進技術(shù)的采用柔性對接系統(tǒng)，可實現(xiàn)飛機部件自動校準、柔性對合裝配以及機

身、翼面類部件的精加工等工作。

4）工裝的選擇和要求

對接用的主要工裝有對接型架、對接平板、對接車、托架、吊掛、對接安裝

量規(guī)、夾具、模型和工藝接頭。

3.3飛機部件精準對接關(guān)鍵技術(shù)

飛機部件精準對接主要工作是部件定位、部件連接,它是決定飛機整體質(zhì)量

的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。飛機對接過程中部件的定位精度，是決定飛機外形、整體氣動性能

的關(guān)鍵。傳統(tǒng)對接工藝已經(jīng)不能滿足飛機的要求，必須應用新的工藝方法和技術(shù)

來提高部件對接定位的精度。

1）測量輔助裝配工藝方法

測量輔助裝配法就是依靠測量系統(tǒng)來輔助部件的定位,基于裝配對象的數(shù)字

模型,同時在裝配過程中對裝配對象進行實時測量,由獲得的數(shù)字量位置信息來指

導定位和調(diào)整,保證對接工藝。

該工藝方法主要包括兩點內(nèi)容：

a) 測量、定位的基準體系。與傳統(tǒng)的剛性基準體系完全不同,它采用虛擬的

基準體系,測量、定位的基準體系是數(shù)字量、柔性化的基準體系。

b) 部件對接工藝過程的數(shù)字化控制。應用測量輔助裝配工藝,部件的定位、

移動都是可調(diào)整的,在數(shù)字量的測量、定位基準體系下,測量到定位為數(shù)字量傳遞,

因此,進行定位、移動調(diào)整要采用數(shù)字量輸入、輸出控制,具體是采用模塊化設(shè)計

的機械傳動裝置、應用計算機控制、數(shù)字伺服等方式,實現(xiàn)定位的數(shù)字化控制。

2)飛機部件精準對接系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)主要由3部分:即機械傳動裝置(定位器)、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。

4 以模型為核心的裝配工藝規(guī)劃

4.1 EBOM、PBOM和MBOM的轉(zhuǎn)換

數(shù)字化條件下制造部門技術(shù)人員在EBOM（Engineering Bill Of Material，

工程物料清單）基礎(chǔ)上,結(jié)合工藝計劃部門給出的工藝組合件而形成的結(jié)構(gòu)樹稱

為PBOM（Planning Bill Of Material，工藝物料清單），在PBOM基礎(chǔ)上，依據(jù)

工藝分離面劃分原則，重新定義產(chǎn)品零組件結(jié)構(gòu)關(guān)系，建立以裝配為主線的工藝

樹形關(guān)系結(jié)構(gòu)，形成MBOM（Manufacturing Bill Of Material，制造物料清單）。

MBOM重構(gòu)流程，見圖1所示。

圖1 MBOM重構(gòu)流程

4.2 以模型為核心的裝配工藝規(guī)劃

在系統(tǒng)中BOM 劃分由頂向下進行，先進行總體

規(guī)劃，再進行詳細設(shè)計。按照工廠的生產(chǎn)實際和工

藝要求對設(shè)計BOM 進行適當調(diào)整，形成新的BOM 結(jié)構(gòu)的過程，其中包括PBOM 劃

分與MBOM 劃分。

5 結(jié)論

通過分析飛機總裝配工藝設(shè)計、部件裝配工藝設(shè)計的內(nèi)容和工作程序、部件

對接各種形式的特點、裝配工藝規(guī)劃，旨在研究和優(yōu)化數(shù)字化條件下的裝配流程，

基于統(tǒng)一的協(xié)同研制平臺，更好適應飛機裝配數(shù)字化生產(chǎn)模式和構(gòu)型數(shù)據(jù)組織管

理。

參 考 文 獻

[1] 余志強, 陳嵩, 孫煒等． 基于MBD 的三維數(shù)模在飛機制造過程中的應

用[J].航空制造技術(shù)，2009(25)： 82-85.

[2] 于勇，范玉青.飛機構(gòu)型管理研究與應用[J].北京航空航天大學學

報,2005，31(3)

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