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工装设计掠影

发布时间:2021-04-08 信息来源:中国航天科工三院239厂

工装设计,伴随着飞航产品的发展而壮大,是产品由蓝图到飞天的坚实保障。时光荏苒,二十五年工装设计工作,留给了我抹不掉的缩影,让我体验了工装设计的艰辛,见证了她与时俱进的的变迁,体验着细致入微的执着,接受了迎难而上的创新,也磨练了我默默无闻的坚守。

工装设计初体验

自1996年走进三院239厂的第一天,我便踏上了工装设计的岗位。初见手工绘制的蓝图,粗细分明的线条,错落有致的布局,展示着工装设计员的智慧与技艺,预示着传承与超越是我面临的职责。

现在的年轻人可能都会用三角板,但是否用过万能曲线板、擦图片、螺母板?是否会用丁字尺、三角板组合绘制平行线?还有人记得图板上斑驳的印记吗?有谁记得“光滑工件检验拉尺”吗?这些工具带我不断探索工装设计专业神秘所在。

被铅笔芯晕染的手掌,被橡皮屑迷蒙的双眼,被削笔刀划伤的手指,被粗线条污浊的袖口,长久站立胀麻的双脚,聚精伏案酸痛的腰背,紧盯刻度模糊的眼神,令人头疼的仿宋体折磨着我,它们昭示着设计员的艰辛……半年的见习生活给我上了坚实的一课——作为飞航事业最基层的一块砖,有着沉甸甸的分量。

与时俱进的变迁

随着计算机技术的发展,二十世纪九十年代后期,工装设计主要依靠CAD软件进行设计。DOS的操作系统,全英文的操作命令,笔记本上密密麻麻的操作备忘:如何新建文件夹?如何进入CAD软件?如何画直线段?如何画圆?如何画圆弧?如何画圆角?如何画倒角?如何画垂线?如何画平行线?如何投影对正三视图……没有菜单,没有工具条,在命令行输入各种命令,黑色屏幕展现的白色线条,醒目整洁。此刻的工装设计,实现了“甩图板”的目标,可以坐在恒温的机房中敲打着键盘,很大程度上解放了设计员的辛苦。

为了减少重复性劳动,1997年深入华中理工大学进行为期一个月的标准件库的建设,将常用标准件以三视图的标准图样入库,并根据标准系列进行尺寸驱动,此次跨专业跨领域的产学研相结合的学习与实践,让我认识到多专业融合的迫切性。

时光机跨越了世纪界线,产品结构日益复杂,制造要求更加精确,进气道类曲面结构检测、重量重心控制的要求,使工装设计对三维模型的依赖性不断提高,因此工装设计平台从二维CAD设计软件跨越到三维UG设计软件。此时的工装设计所见即所得,对软件依赖性大大增强,降低了对设计人员三维空间投影能力的要求,却对设计人员方案设计方面提出了更高的要求。

随着飞航产品研制周期的紧缩,工装设计的快速反应能力成为了制约产品研制的瓶颈。“三维工装智能化数字化设计制造集成系统技术”的研究,历时5年的时间,将三维工装设计全生命周期固化到工装管理系统中,在数据管理方面进行流程化管理与定制化管理,实现了工装的动态管理和工装设计制造流程的数字化控制,实现无纸化设计及数据源头唯一,版本可控,有效共享。同时,分析整理了各种工装类型,整合结构设计特点与三维模型建模的映射关系,开发工装智能化设计、量具自动设计、地面车辆模块化等软件及数据库,保证设计的完整性、规范性、正确性,实现了设计经验数字化积累及典型工装的高效利用,提高了工装设计质量与效率,提升了工装设计的“三化”水平。该项目获得了国际先进、国内领先的技术评价,揭示了工装设计在数字化开发及应用方面取得了突破性的成果。

细致入微的执着

工装设计与普通机械设计相比,有着精度更高的特点,通常量具类工装精度达到了微米级,面对高精度要求,我们的设计计算单位为“μm”(微米),可以说是“细致入微”的要求,1微米的小小的失误,将会造成产品的批量失控,或将不合格产品流入生产线,造成批量返工,或控制过严,降低产品合格率,造成大量批废。

为了提高量具设计质量及效率,工装设计员自学了Visual Basic程序语言,开发了量具计算软件,不记得输入了多少张表格的数据,编辑了多少条判断语句,书写了多少公式,进行了多少遍测试……,数据库囊括了好多本厚厚的量具设计手册的内容,将所有前辈积累下来的经验值、总结出来的公式利用计算机语言记录下来,实现人机交互自动计算。只需输入被测零件的公称尺寸和要求精度,软件会自动选用公式,查询数据库进行计算,并将结果显示出来,不仅节省了时间,提高了工作效率,同时提高了量具设计的精确性,为我们的工作开辟了一条新的思路。

该软件一直沿用到今天,并成为量具设计自动化设计软件的核心,受到了工装设计员、质量检验员及生产工艺员的欢迎和推崇。

迎难而上的创新

工装设计不仅需要继承,更需要创新。飞航产品的不断发展带来的生产瓶颈与技术难题使工装设计不断迎接新的挑战。

数十件形状各异的零件,尺寸大,刚相差,成品精度高,如何快速准确的形成一件合格的箱体?装配、焊接、机加、热处理、再装配、焊接……十几道工序循环往复,不同的状态、不同的设备、不同的场地,每个零件精确定位、装配顺序的梳理、装配时三维调整、装配后可靠夹紧、工序间产品流转、冷加工定位精准、热加工变形控制、设备间工装组合、成品后工装快速拆卸……层出不穷的困难给工装设计提出了新的挑战。面对层层困难,工装设计员迎难而上,采取突出重点,各个击破的方式解决主要矛盾,在设计过程中采用三维模型进行仿真装配,不断调整装配顺序及装配轨迹,设计出能够满足空间位置零件精确定位及调整措施、焊接变形的预防与控制、维形焊接、适应多设备共用及工装拆除可达性的工装,解决了零件数量多、空间位置难以定位、多工序流转、焊接变形及焊后拆除等难题,打开了工装设计方法与工艺装备申请专利的先河。

至今为止,工装设计的智力成果已获得授权54项,并将在今后不断的创新与积累。

默默无闻的坚守

工装设计专业伴随着飞航产品的研制、批产,是一个保障型专业,工艺上遇到难题,找工装解决,生产上出现瓶颈,由工装保障。工装设计员在背后提供了不计其数的新方法新装备,在工艺攻关、工艺优化中起着决定性的作用,却在各类成果中鲜少处于主导地位。

假如的飞航产品是一片森林,而工装只是为树木茁壮成长的工具,而工装设计经常为了精益求精的雕琢出一颗云端树木而默默付出,当大家惊叹于森林的广阔,树木的伟岸,却极少深思壮美森林是如何成长的。

因此,要成为一名优秀的工装设计员,不但要有对飞航事业的热爱,还必须有默默无闻的坚守。

工装种类涉及各专业生产保证,随着生产加工能力的革新,工装设计种类越来越多,功能结构越来越复杂,作为工装设计员也在不断地适应,不断地挑战着……

(文/秦英)

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