摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國各領(lǐng)域?qū)τ诠に囇b備的設(shè)計要求也愈發(fā)變高。在航空技術(shù)中，工藝裝備的設(shè)計技術(shù)的發(fā)展是航空技術(shù)進(jìn)步的最好體現(xiàn)，提高航空的質(zhì)量和技術(shù)水平，相關(guān)工藝裝備設(shè)計水平的進(jìn)步十分重要。在航空工藝裝備設(shè)計時要遵循工藝裝備設(shè)計的基本原則。航空工藝裝備是工藝裝備設(shè)計中對于輔助器具的稱呼，在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時遵循原則能夠有效地提高工藝裝備質(zhì)量。本文針對航空工藝裝備設(shè)計的原則進(jìn)行了相關(guān)的探討。

關(guān)鍵詞：航空工藝裝備;設(shè)計;原則

一、前言

在航空制造業(yè)中，新的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)時都需要根據(jù)情況進(jìn)行設(shè)計和制造大量的工藝裝備，借此來保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。在航空制造中因為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)展，零件多，加工困難，需要經(jīng)常性的更新新產(chǎn)品，因此對于工藝裝備的要求極大。航空工藝裝備的質(zhì)量會影響相關(guān)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)出的航空工藝裝備的質(zhì)量是否合格這都跟航空工藝裝備設(shè)計息息相關(guān)。在航空工藝裝備的設(shè)計中嚴(yán)格遵循原則問題，可以避免航空工藝裝備在設(shè)計中出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的后續(xù)一連串問題的發(fā)生，同時也能提高工作人員的工作效率，保證相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。

航空工藝裝備的結(jié)構(gòu)特點和使用跟普通的機(jī)械裝備相比完全不同，最重要的問題就是協(xié)調(diào)互換的保證[1]。在以前的航空工藝裝備設(shè)計中，都是通過利用一整天的工藝裝備來保證協(xié)調(diào)互換問題。因此在航空工藝裝備設(shè)計中，除了要遵循工藝裝備設(shè)計原則外，還要保證協(xié)調(diào)互換的原理，如圖1所示。

二、航空工藝裝備的背景

在傳統(tǒng)的航空制造中，除了使用機(jī)床、工具和試驗裝備外，還要針對不同的零部件，進(jìn)行專門的航空工藝裝備制造，比如說夾具、模具、量具等，這些東西統(tǒng)稱為航空工藝裝備。在航空工藝裝備中，可以分為標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備和生產(chǎn)工藝裝備，生產(chǎn)工藝裝備直接會應(yīng)用到裝備中，而標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備則是主要用于零部件的生產(chǎn)制造中。

工藝裝備在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中具有重要的地位，對于航空產(chǎn)品的制造來說是重要的內(nèi)容之一，會直接影響航空產(chǎn)品的可靠性和使用壽命等問題，同時也是航空產(chǎn)品綜合技術(shù)水平提高的重要表現(xiàn)。

傳統(tǒng)的工藝裝備設(shè)計在我國已經(jīng)有很長的歷史，建立了完善的理論知識。在工藝裝備設(shè)計中主要分為設(shè)計前的準(zhǔn)備、草圖設(shè)計和方案、繪制工作圖和繪制零件圖四個部分。參與設(shè)計的人員結(jié)合自身的經(jīng)驗在設(shè)計過程中增加工藝裝備的強(qiáng)度和剛度，保證工藝裝備的質(zhì)量。

三、航空工藝裝備的主要內(nèi)容

（一）產(chǎn)品的技術(shù)要求和工藝方案

在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時，通常要求有樣式和技術(shù)，產(chǎn)品的樣式是進(jìn)行工藝裝備設(shè)計的基礎(chǔ)，只有得到樣式后才能根據(jù)樣式進(jìn)行相應(yīng)的工藝裝備設(shè)計。在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時，參與工作的設(shè)計人員必須要具有相應(yīng)的專業(yè)素質(zhì)和知識，并且在進(jìn)行設(shè)計的過程中對于技術(shù)的要求也十分高。在工藝裝備的設(shè)計過程中，大多數(shù)的零件都需要把樣式詳細(xì)準(zhǔn)確的標(biāo)注在圖紙上，特殊的需求還需要進(jìn)行額外的批注。

通常來說，工藝裝備的樣式只要能夠展示出零件的要求和大致模型即可。同時工藝裝備的圖紙不需要一次性設(shè)計完成，需要在設(shè)計的過程中設(shè)計人員對其進(jìn)行不斷的整改。如果是性能的技術(shù)或裝備，在設(shè)計的過程中不僅需要不斷地對其進(jìn)行整改完善，還需要進(jìn)行預(yù)測評估，是否能夠投入使用[2]。

（二）航空工藝裝備的生產(chǎn)條件

企業(yè)的車間數(shù)量、工作人員數(shù)量和技術(shù)水平、生產(chǎn)設(shè)備等都是展示一個企業(yè)生產(chǎn)條件的重要表現(xiàn)。生產(chǎn)綱領(lǐng)是根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)條件，根據(jù)不同的生產(chǎn)能力進(jìn)行區(qū)別制定，在進(jìn)行制定生產(chǎn)綱領(lǐng)時需要準(zhǔn)確的掌握企業(yè)的生存條件，合理的制定出生產(chǎn)綱領(lǐng)，杜絕因為跟風(fēng)而制定的生產(chǎn)綱領(lǐng)。

不考慮企業(yè)的生產(chǎn)條件而制定出的生產(chǎn)綱領(lǐng)往往會造成資源的浪費和經(jīng)濟(jì)的損失，甚至還會影響企業(yè)的聲譽(yù)。制定出合理的生產(chǎn)綱領(lǐng)后，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的內(nèi)容選擇不同的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)保證生產(chǎn)的質(zhì)量[3]。

（三）相關(guān)的工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備

在進(jìn)行部分航空工藝裝備設(shè)計時會有特殊的規(guī)定，這些規(guī)定不僅可以判斷企業(yè)生產(chǎn)的工藝裝備質(zhì)量，還能使企業(yè)在生產(chǎn)過程中有所依據(jù)。在進(jìn)行生產(chǎn)工藝裝備的過程中，要嚴(yán)格遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以保證工藝產(chǎn)品的質(zhì)量，也有利于工作效率的提高。

在進(jìn)行相關(guān)的工藝裝備設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該多掌握相關(guān)的裝備和工藝裝備的知識，保證生產(chǎn)出的工藝產(chǎn)品性價比較高。同時要對優(yōu)秀的工藝裝備進(jìn)行對比，借鑒這些工藝裝備設(shè)計中的優(yōu)點[4]。

四、航空工藝裝備設(shè)計中需要遵循的原則

（一）航空工藝裝備的設(shè)計需要遵循安全的原則

在進(jìn)行工藝裝備的設(shè)計時安全性原則是第一位的，不管發(fā)生什么情況，首先要保證工藝裝備設(shè)計的安全性，遵守安全性的原則。

產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容，但是在保證安全的同時工藝裝備的安全也是十分重要的，工藝裝備在使用過程中，不管是簡單還是復(fù)雜的構(gòu)件都有足夠的強(qiáng)度和硬度，在進(jìn)行使用時工藝裝備是最靠近人的，一旦出現(xiàn)安全方面的問題會直接對操作人員的生命安全造成威脅，因此在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時要嚴(yán)格遵循安全的原則[5]。

（二）航空工藝裝備的設(shè)計需要遵循環(huán)保的原則

在進(jìn)行工藝裝備的設(shè)計中，環(huán)保是重要的幾大原則之一，如果不遵守將會帶來嚴(yán)重的污染問題。

我國要走綠色可持續(xù)發(fā)展的道路，不管在任何領(lǐng)域在進(jìn)行工作時都需要保證是在綠色環(huán)保的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，設(shè)計人員在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時要充分考慮設(shè)計出來的航空工藝裝備在使用時可能會帶來的污染問題，盡可能地降低航空工藝裝備在使用中對周圍環(huán)境造成的環(huán)境影響，這些污染中包含噪音污染。

保證在進(jìn)行生產(chǎn)和使用時，航空工藝裝備是在綠色環(huán)保的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，采取積極的措施減少對環(huán)境的污染，并且保證操作人員不會受到因為航空工藝裝備帶來的污染對自己身體健康造成的威脅和傷害，因此在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時要嚴(yán)格遵循綠色環(huán)保的原則[6]。

（三）航空工藝裝備的設(shè)計需要遵循節(jié)約的原則

在進(jìn)行航空工藝裝備的設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)該著重追求低消耗、高生產(chǎn)的原則。低消耗顧名思義就是經(jīng)濟(jì)消耗，在某項航空工藝裝備在進(jìn)行生產(chǎn)加工時如果有多種技術(shù)方式可以進(jìn)行選擇，那在這種時候就需要將這些技術(shù)方式進(jìn)行詳細(xì)的對比，在這些技術(shù)方式中挑選出性價比最高的，選擇最優(yōu)秀的產(chǎn)品加工生產(chǎn)方式，并且在保證經(jīng)濟(jì)低消耗的同時，在最大程度上提高生產(chǎn)效率。

在航空工藝裝備設(shè)計的過程中，不一定要選擇最復(fù)雜的方式，提倡簡單效益最大的效果。比如說有些工藝裝備的設(shè)計目的只是用來工件定位，它的主要任務(wù)就是根據(jù)產(chǎn)品的圖紙和對工藝的要求把個零件或者部件相互的位置準(zhǔn)確的固定即可，并不需要對這些零部件進(jìn)行加緊的操作，之后會有專門的焊接工對其進(jìn)行焊接，只要能夠幫助他們進(jìn)行焊接定位即可[7]。在這種情況下可以保證工藝裝備準(zhǔn)確定位的情況下，把工藝裝備的制作復(fù)雜程度降到最低。

除此之外，在進(jìn)行工藝裝備設(shè)計時，可以考慮通用標(biāo)準(zhǔn)化元部件，使其具有組合，靈活使用的設(shè)計方法，可以在極大程度上簡化工藝裝備制作的成本，同時還能保證工藝裝備的制作精度和質(zhì)量。在盡可能的情況下，通過組合、調(diào)節(jié)等方法對工藝裝備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就能在其他地方進(jìn)行使用。因此在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時要嚴(yán)格遵循節(jié)約的原則，如圖2所示。

（四）航空工藝裝備的設(shè)計需要遵循構(gòu)思和原始設(shè)計清晰的原則

在設(shè)計中保持思路的清晰，才能夠保障工藝裝備不會出現(xiàn)問題。

航空工藝裝備的設(shè)計主要是針對刀具、夾具、量具、工位器具等的設(shè)計，這種設(shè)計看起來很像，但是在生產(chǎn)過程中卻有著至關(guān)重要的作用。在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時，一定要保證構(gòu)思和原始設(shè)計清晰，這是工藝裝備設(shè)計中最基本的要求，大多數(shù)的工藝裝備都顯示，在進(jìn)行設(shè)計的過程中總的構(gòu)思相對來說是比較先進(jìn)的，知識因為產(chǎn)品的不同，所以相關(guān)的參數(shù)和技術(shù)也有不同的要求而言。在構(gòu)思過程中要遵循的原則就是保證工藝裝備加工精度和表面的質(zhì)量，在生產(chǎn)的過程中要減少人力資源的使用[8]。

原始設(shè)計清晰通常來說是指的在工藝裝備設(shè)計時，要明確工藝裝備的用途和相關(guān)的參數(shù)，并且要保證這些數(shù)據(jù)的詳細(xì)，如圖3所示。

1. 構(gòu)思原則保證加工精度和表面質(zhì)量

航空工藝裝備的性能決定著質(zhì)量的好壞，保證加工精度和表面質(zhì)量就是保證航空工藝裝備質(zhì)量的重要方面，在進(jìn)行工藝裝備設(shè)計時，首先要做的事情就是保證工藝裝備的加工精度和表面質(zhì)量。

對刀具設(shè)計而言，就是要選擇出正確合理的幾何參數(shù);對于模具來說，就是要選擇出合適的模具結(jié)構(gòu)形式和材料還有處理的手段;還有對夾具設(shè)計來說，要保證能夠正確定位保證夾緊方案和裝置。除此之外，還要格外注意工藝裝備中影響加工精度和表面質(zhì)量的因素。

2. 保證經(jīng)濟(jì)效果

保證經(jīng)濟(jì)效果最簡單的辦法就是提高生產(chǎn)效率，在工藝裝備設(shè)計中提高生產(chǎn)效率最好的辦法就是從夾具和模具的設(shè)計來想辦法，從這兩個方面進(jìn)行提高效率主要就是使用高效的結(jié)構(gòu)，以此來縮短輔助的時間。

對于刀具設(shè)計來說，選擇好正確的材料和集合參數(shù)既可以減少基本時間又能減少輔助時間。提高產(chǎn)品的質(zhì)量也能保證提高經(jīng)濟(jì)效果，工藝裝備設(shè)計的質(zhì)量對工件的加工質(zhì)量有明顯的影響，并且會直接影響產(chǎn)品的使用性能，因此通過工藝裝備設(shè)計質(zhì)量來提高工件的質(zhì)量也會提高產(chǎn)品的質(zhì)量[9]。

此外，提高經(jīng)濟(jì)效果的辦法還有降低工藝裝備制造成本的手段，保證工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)化的同事能夠減少結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，減小尺寸，可以使制造簡單方便，從而從節(jié)約材料的角度提高經(jīng)濟(jì)效果。

3. 構(gòu)思中注意的問題

工藝裝備要與加工設(shè)備相適合，由于使用的加工設(shè)備類型不同，在進(jìn)行工藝裝備設(shè)計時所需要考慮到的工藝裝備工作特點也不同。在車床和磨床中夾具通常是跟主軸連接在一起，在工作中會進(jìn)行共同回轉(zhuǎn)，在構(gòu)思時，需要考慮到夾具的定位怎么安放才能讓夾具在工作中不會出現(xiàn)松動的情況。

除此之外，因為工藝裝備在加工設(shè)備上的安裝位置不同，因此要考慮到的結(jié)構(gòu)布局也會不同。目前自動化技術(shù)也廣泛應(yīng)用在工藝裝備中，針對單件小批的生產(chǎn)可以降低自動化的要求，但是大批量生產(chǎn)時最好選擇半自動化。

工藝裝備結(jié)構(gòu)要跟生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)條件相適應(yīng)，在進(jìn)行航空工藝裝備設(shè)計時要充分的掌握生產(chǎn)條件的情況，根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的工藝裝備設(shè)計。

4. 原始設(shè)計中注意的問題

原始設(shè)計就是工藝裝備結(jié)構(gòu)方案經(jīng)過多方討論和審批后繪制出來的具體結(jié)構(gòu)圖，在繪制結(jié)構(gòu)圖時要注意比例適當(dāng)、視圖正確，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)零件三方面的問題。

比例適當(dāng)是指進(jìn)行繪制零件比例時，為了更加直觀防止出現(xiàn)差錯，盡可能地采用一比一的比例進(jìn)行繪圖設(shè)計。視圖正確是指在夾具和模具中根據(jù)操作人員在加工中的位置進(jìn)行繪制，保證能夠清晰的展示處工藝裝備的構(gòu)造和各部分關(guān)系。在工藝裝備的設(shè)計中選擇標(biāo)準(zhǔn)的零部件，可以縮短和簡化設(shè)計和制作的過程，從而提高工藝裝備的設(shè)計生產(chǎn)效率[10]。只有在沒有標(biāo)準(zhǔn)零件可以使用的情況下，才需要按照非標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行設(shè)計。

五、結(jié)語

綜上所述，工藝裝備的設(shè)計是件十分重要，對技術(shù)要求很高的設(shè)計工作，根據(jù)用途的不同，可以將工藝裝備分為通用和專用兩種，這些工藝裝備可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時還能提高生產(chǎn)加工的效率。工藝裝備質(zhì)量的好壞更工藝裝備的設(shè)計息息相關(guān)，在進(jìn)行工藝裝備設(shè)計時需要嚴(yán)格遵循文中所說的原則，這樣就可以很大程度提高工藝裝備的設(shè)計質(zhì)量。

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通訊作者：張淑媛，1990年08月，女，漢族，陜西西安人，就職于中航飛機(jī)股份有限公司制造工程部技術(shù)裝備設(shè)計所，中級工程師，本科。研究方向：工藝裝備設(shè)計。