航天地面設(shè)備工裝的模塊化設(shè)計(jì)及工藝研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

航天地面設(shè)備工裝的模塊化設(shè)計(jì)及工藝研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：長(zhǎng)期以來，航天地面設(shè)備工裝從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)往往耗費(fèi)大量的時(shí)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(shè)計(jì)以及工藝人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)航天地面工裝設(shè)備的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面工裝設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其工藝規(guī)程的通用化和模塊化設(shè)計(jì)，為提高工裝產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性，減輕設(shè)計(jì)人員不必要的工作，最終達(dá)到提升產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性的目的。

關(guān)鍵詞：航天；工裝；模塊化；工藝；優(yōu)化

引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國(guó)家與部分發(fā)展中國(guó)家均在大力發(fā)展航天事業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，與航天系列產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)已突飛猛進(jìn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。如今，決定一個(gè)國(guó)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(yīng)航天事業(yè)的需求，全球航天系列產(chǎn)品的特點(diǎn)已逐步向高精準(zhǔn)、高速率以及高復(fù)雜的方向發(fā)展。在此新形勢(shì)下，為滿足航天系列產(chǎn)品的特點(diǎn)，與之配套的科研生產(chǎn)環(huán)節(jié)也需與時(shí)俱進(jìn)。經(jīng)調(diào)研可知，當(dāng)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(zhǎng)所導(dǎo)致的。

因此，當(dāng)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(shí)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(guó)航天系列產(chǎn)品的型號(hào)和零部件各部相同，而且與各類產(chǎn)品相關(guān)的工藝裝備是相互獨(dú)立，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中耗費(fèi)大量的人力和物力，極大的延長(zhǎng)的科研生產(chǎn)周期[2]。故，本文提出了航天地面設(shè)備工裝的模塊化設(shè)計(jì)，提高航天系列產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，進(jìn)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(shè)計(jì)

對(duì)于同種航天工藝裝備而言，根據(jù)其所應(yīng)用對(duì)象的不同或者應(yīng)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(diǎn)，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(shè)計(jì)。

1.1夾具類工裝的模塊化設(shè)計(jì)

夾具是廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中的工藝裝備，主要應(yīng)用于零件的切削加工、熱處理、焊接、裝配以及檢測(cè)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(shè)計(jì)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(dǎo)致夾具的安裝僅依靠工藝人員的經(jīng)驗(yàn)安裝，大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。因此需對(duì)夾具進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并建立相對(duì)健全的組合夾具庫(kù)。

1.2焊接工裝的模塊化設(shè)計(jì)

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(dǎo)致不同的產(chǎn)品需要其外觀、尺寸以及定位設(shè)備不盡相同的焊接工裝，這樣不僅延長(zhǎng)科研生產(chǎn)周期，還會(huì)造成極大的浪費(fèi)。

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(duì)象加入工裝中，使用左右兩側(cè)的法蘭盤完成對(duì)加工對(duì)象的定位，最后用卡板裝加緊加工對(duì)象。此外，通過前后完成對(duì)焊機(jī)位置的確定，不斷調(diào)整定位塊的位置完成對(duì)工件的焊接。

1.3車類工裝的模塊化設(shè)計(jì)

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(fù)雜也最為重要的工裝設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工裝設(shè)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(yàn)、運(yùn)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(dǎo)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(diǎn)，車類工裝可以分為：支撐車工裝、拖車工裝以及準(zhǔn)備車工裝。

車類工裝的工作原理：將已檢驗(yàn)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(dá)到定位產(chǎn)品的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)產(chǎn)品的支撐和運(yùn)輸?shù)裙δ?。?jīng)分析，車類工裝的基本構(gòu)件是相同，比如車架、拉桿、支撐機(jī)構(gòu)以及半軸等。只需將這些構(gòu)件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，就可以大大提高車類工裝的設(shè)計(jì)效率，縮短其設(shè)計(jì)時(shí)間。

2工裝裝備加工工藝模塊化設(shè)計(jì)

工裝裝備加工工藝的模塊化設(shè)計(jì)的首要任務(wù)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(shè)計(jì)時(shí)，首先需根據(jù)產(chǎn)品功能及特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分類。其中，將任務(wù)對(duì)象相似的零件以及模塊部件進(jìn)行統(tǒng)一歸納、總結(jié)，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(diǎn)對(duì)其工裝設(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。但是，僅僅對(duì)工裝設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)是不夠，還需從工藝的角度對(duì)其進(jìn)行模塊化、通用化設(shè)計(jì)。應(yīng)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(jié)

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(gè)組件之間的裝配，航天工裝裝備的設(shè)計(jì)制造是航天類產(chǎn)品制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來，設(shè)計(jì)人員及工藝人員