飞机改装的技术难度大、质量要求高、各部门协调复杂。改装人员的技术水平和工艺装备水平的高低直接影响改装进度和飞机停厂时间，进而影响飞机大修生产计划。提高改装过程中工艺装备的水平，能够缩短飞机零部件加工周期，更加合理的优化流程和人员分配，缩短工时，加快飞机的改装进度，优化企业的资源配置，对于提高维修质量和企业的经济效益有重要的作用。本文的研究基于国内某大型飞机维修企业B747-400飞机STA2521改装项目，工卡要求更换飞机垂尾与机身连接处两侧的四个支撑件，对于不同架次的B747-400，装配孔位置略有差别，因此需要在待更换支撑件四个面上加工装配孔，并且保证孔的尺寸和位置与拆下的支撑件相同。现有加工方法在加工过程中存在钻孔时间长、装夹次数多、人力消耗大、装配孔位置不精确以及支撑件损伤等问题，本文基于维修技术要求和机械设计理论及方法，设计了一套应用于该项工作的多工位专用钻床。本文确定了影响加工效率与质量的核心问题是如何在新支撑件上快速确定装配孔的位置。根据仿形原理、夹具设计相关理论拟定了总体设计方案，基于CATIA和AUTOCAD设计了多工位夹具和装配孔定位装置两个核心部分。其中多工位夹具主要进行了定位方案、夹紧方案和分度机构的设计，实现了一次装夹完成四个面加工的多工位加工功能。装配孔定位装置由线性滑轨、U型滑架、定距板、钻孔滑台和底座等部分组成，能够在待更换支撑件上快速确定装配孔的位置。SWL蜗轮丝杆升降机用来调节不同工位加工时加工面与钻孔滑台之间的距离。利用CATIA的Digital Mock-Up运动仿真模块对该多工位专用钻床进行仿真分析，检查该设备是否存在干涉和配合不协调等情况，进而降低设计更改成本。仿真分析对设计方案、功能展示、设计定型和结构优化等主要技术环节进行了验证。使用电子样机对该支撑件钻孔加工仿真结果表明，运行状态良好，工作强度显著降低，大大地减少了人力消耗，提高了支撑件的加工质量，缩短了飞机零部件的加工周期，达到了降低维修工时的目的。