航天地面設備工裝的模塊化設計及工藝研究獲獎科研報告

航天地面設備工裝的模塊化設計及工藝研究獲獎科研報告摘要：長期以來，航天地面設備工裝從設計到生產(chǎn)往往耗費大量的時間和成本，一直制約著航天產(chǎn)品的生產(chǎn)制造效率及質(zhì)量。為此，科研、設計以及工藝人員應加強對航天地面工裝設備的研究，實現(xiàn)對地面工裝設備模塊化設計的同時，實現(xiàn)對其工藝規(guī)程的通用化和模塊化設計，為提高工裝產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性，減輕設計人員不必要的工作，最終達到提升產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性的目的。

關鍵詞：航天；工裝；模塊化；工藝；優(yōu)化

引言

進入21世紀以來，發(fā)達國家與部分發(fā)展中國家均在大力發(fā)展航天事業(yè)。隨著科學技術的發(fā)展，與航天系列產(chǎn)品相關的技術已突飛猛進，市場競爭也日趨激烈。如今，決定一個國家戰(zhàn)斗力的主要因素包括有：高科技武器裝備科研生產(chǎn)的速度、裝配速度以及武器是否能夠批量生產(chǎn)等[1]。為響應航天事業(yè)的需求，全球航天系列產(chǎn)品的特點已逐步向高精準、高速率以及高復雜的方向發(fā)展。在此新形勢下，為滿足航天系列產(chǎn)品的特點，與之配套的科研生產(chǎn)環(huán)節(jié)也需與時俱進。經(jīng)調(diào)研可知，當前制約航天系列產(chǎn)品發(fā)展的主要原因在于科研生產(chǎn)周期過長所導致的。

因此，當前主要急需解決的問題在于如何有效縮短航天系列產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，實現(xiàn)航天系列產(chǎn)品快速的生產(chǎn)和研發(fā)。經(jīng)研究可知，我國航天系列產(chǎn)品的型號和零部件各部相同，而且與各類產(chǎn)品相關的工藝裝備是相互獨立，導致在設計和生產(chǎn)過程中耗費大量的人力和物力，極大的延長的科研生產(chǎn)周期[2]。故，本文提出了航天地面設備工裝的模塊化設計，提高航天系列產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，進而降低生產(chǎn)成本、縮短制造研發(fā)周期，最終提高航天系列產(chǎn)品工裝的生產(chǎn)效率。

1航天地面工裝的模塊化設計

對于同種航天工藝裝備而言，根據(jù)其所應用對象的不同或者應用于同一產(chǎn)品的不同階段，可將工藝裝備分成多種類型。其中，夾具類工藝裝備和框架類工藝裝備使用作為廣泛。根據(jù)本公司所生產(chǎn)航天系列產(chǎn)品的特點，本文將主要闡述夾具類工裝、焊接類工裝以及車類工裝的模塊化設計。

1.1夾具類工裝的模塊化設計

夾具是廣泛應用于機械制造行業(yè)中的工藝裝備，主要應用于零件的切削加工、熱處理、焊接、裝配以及檢測等工藝過程。與傳統(tǒng)夾具不同的是，在航天產(chǎn)品的制造過程中夾具由專用夾具不斷演化為通用夾具，不僅縮短了夾具了設計周期，而且還降低了生產(chǎn)成本[3]。

經(jīng)研究可知，由于在航天產(chǎn)品的制造過程中缺乏圖紙，導致夾具的安裝僅依靠工藝人員的經(jīng)驗安裝，大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。因此需對夾具進行模塊化設計，并建立相對健全的組合夾具庫。

1.2焊接工裝的模塊化設計

在航天系列產(chǎn)品的制造過程中，焊接工裝是必不可少的。由于航天系列產(chǎn)品種類多，焊接工裝尚未模塊化導致不同的產(chǎn)品需要其外觀、尺寸以及定位設備不盡相同的焊接工裝，這樣不僅延長科研生產(chǎn)周期，還會造成極大的浪費。

模塊化焊接工裝主要包括前后法蘭盤、定位塊、梁體等。模塊化焊接工裝的工作原理：將需加工對象加入工裝中，使用左右兩側的法蘭盤完成對加工對象的定位，最后用卡板裝加緊加工對象。此外，通過前后完成對焊機位置的確定，不斷調(diào)整定位塊的位置完成對工件的焊接。

1.3車類工裝的模塊化設計

車類工裝是航天系列產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所需工裝類型中最為復雜也最為重要的工裝設備。據(jù)統(tǒng)計，該工裝設備由200份零件組成，貫穿于航天系列產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、試驗、運輸以及最終的交付或展覽等過程。同樣，由于航天系列產(chǎn)品種類繁多，且同一產(chǎn)品包含眾多生產(chǎn)階段導致車類工裝的功能、外觀以及尺寸等參數(shù)也不盡相同[4]。根據(jù)其特點，車類工裝可以分為：支撐車工裝、拖車工裝以及準備車工裝。

車類工裝的工作原理：將已檢驗的航天系類產(chǎn)品無縫接入車類工裝中，并通過卡環(huán)和定位螺栓達到定位產(chǎn)品的目的，進而實現(xiàn)對對產(chǎn)品的支撐和運輸?shù)裙δ堋＝?jīng)分析，車類工裝的基本構件是相同，比如車架、拉桿、支撐機構以及半軸等。只需將這些構件進行模塊化設計，就可以大大提高車類工裝的設計效率，縮短其設計時間。

2工裝裝備加工工藝模塊化設計

工裝裝備加工工藝的模塊化設計的首要任務是編制通用的工藝規(guī)程，這樣不僅能夠大大縮減工藝裝備的生產(chǎn)周期，還能夠大大提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

工藝規(guī)程的模塊化設計時，首先需根據(jù)產(chǎn)品功能及特點對其進行分類。其中，將任務對象相似的零件以及模塊部件進行統(tǒng)一歸納、總結，最終得出統(tǒng)一的工藝規(guī)程。

在航天工裝產(chǎn)品中，雖然可以根據(jù)產(chǎn)品的特點對其工裝設備進行模塊化設計。但是，僅僅對工裝設備的模塊化設計是不夠，還需從工藝的角度對其進行模塊化、通用化設計。應用于不同航天產(chǎn)品的法蘭盤的尺寸、孔、槽的位置不相同。但是，均為法蘭盤其安裝及裝配方式都相同[5]。為此，可以為其建立統(tǒng)一的工藝規(guī)程，減輕工藝人員編制工藝規(guī)程的工作，提高工藝規(guī)程的編制效率。此外，編制模塊化工藝規(guī)程需遵循以下原則：

（1）相類似的零件和組件可編制統(tǒng)一的工藝規(guī)程；

（2）雖然產(chǎn)品從整體角度上看不相類似，但是從局部角度相類似的地方編制相類似的工藝規(guī)程卡片。

3總結

航天系列產(chǎn)品的工裝直接決定著產(chǎn)品的生產(chǎn)制造的效率及各個組件之間的裝配，航天工裝裝備的設計制造是航天類產(chǎn)品制造的關鍵環(huán)節(jié)。長期以來，設計人員及工藝人員