飞机数字化装配系统安装方法研究

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[摘 要]在飞机制造的早期，我国缺乏先进的装配技术和方法，使得我国的飞机生产制造对国外的依赖性很大，因此，这种根据实物样件以模拟量形式传递零部件的形状和尺寸，采用大量复杂的型架进行定位和夹紧的传统手工装配方法严重制约了我国飞机制造业的发展，因此如何更好地实现飞机装配已经成为制约我国飞机制造业发展的关键因素，基于此，本文对飞机数字化装配系统的安装方法进行了概述和分析，这对于正确认识我国飞机数字化装配技术的发展状况提供了一定的参考。

[关键词]飞机制造；数字化；系统件安装

中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0335-01

随着智能化技术、软件技术、实时仿真技术以及的离线编程工具不断发展，使得机器人在自动化系统中的负载能力和位置精度不断提高。而飞机装配中的一些零部件如校靶组件、支撑接头、千斤顶支座、作动筒支座、鸭翼支座等系统件要准确的安装到飞机整机上对操作的精细度提出了很高的要求，此时如何正确的使用机器人以及系统件辅助定位工装组成的机器人辅助系统件安装系统是降低飞机装配系统复杂性的有效途径。飞机数字化装配技术在发达国家已经广泛应用于航空领域，我国应用还处于起步阶段，因此本文对飞机数字化装配技术的研究对增强我国国防力量、推动航空制造业发展具有重要的理论意义和现实意义。

1 飞机数字化装配技术的概念与内涵

目前对于数字化装配技术还没有一个统一的界定，它是指能够适应低成本制造以及快速研制生产的一种装配技术，它的实质是飞机制造技术应用数字化技术的一个过程，数字化系统装配方法不仅包括装配的虚拟仿真、工装的设计制造，还包括无型架装配方法、柔性装配方法等自动化装配方法[1]。综合来说飞机数字化装配技术是数字化集成控制技术、数字化钻铆技术、光学 检测与反馈 技术、数字化柔性装 配工装技术、数字化装配工艺技术等技术的综合利用，它能够使飞机制造摆脱传统的专用型架夹具和手工化，实现自动化、模块化、信息化 、柔性化 、数字化。

2 飞机装配技术的特点及其发展

在我国制造飞机时大多使用钣金件作为飞机壳体，采用“半硬壳”式和“软壳”式设计结构，但是钣金件刚性小的特性决定了必须使用大量复杂的型架等工艺装备来进行装配才能使得飞机的尺寸和形状满足要求，造成了大量的资源和资金消耗在装配过程中。进入到现代以来，数字化设计制造技术和理念逐步被推广，在飞机装配过程中也引入了激光跟踪仪，但是还不够普遍。同时在使用过程中还存在一定的问题，基本上使用的飞机装配技术还是从苏联引进过来的老技术，这就不能满足和适应当前我国对于航空安全以及国家安全的需求。最近数字化自动钻铆系统又被应用到飞机装配中，这就有效的简化了民用飞机的飞行操纵面组件、机翼大梁、机翼和机身壁板等系统件的装配。数字化自动钻铆系统具有很高的自动化程度，其在功能和结构上是完全一体化的。

3 数字化互换协调方法

飞机装配的关键在于要协调和解决好系统件装配过程中的互换问题，只有这样才能实现装配的科学合理。因此要首先明确以下概念：

（1）协调准确度。

协调准确度描述的是两个系统件相互配合的实际尺寸和几何形状的匹配程度，符合程度越高该值越大。由此可见，采用的先进装配技术必须能够提高不同系统件之间的协调准确度。

（2）关键特性

关键特性是指那些能够影响飞机系统件之间协调准确度的过程特性、零部件特性以及材料特性。它是由具体的计量和计数数据来衡量的，并根据数据制定相应的特性树从而指导飞机装配。

（3） 基于数字化标工定义的互换协调方法

数字化协调方法是一种建立在数字化标准工装定义上的协调互换方法，也即是常说的数字化标准工装协调方法，它能够保证组件和产品部件、产品和生产工艺装备、工艺装备之间形状和尺寸的协调互换。数字标工协调法的实现依赖于测量系统、数字化制造以及数字化工装设计，利用数控成形加工出定位元素。在进行工装制造时，通过室内GPS、数字照相测量、电子经纬仪、激光跟踪仪等数字测量系统实时控制测量，建立相关的坐标系统从而直接比较3D模型定义数据和测量数据，达到验证产品是否合格的目的。

4 数字化装配系统方法分析

在飞机制造过程中，利用先进的数字化装配技术组合工作共同来装配一些零部件，共同工作的这些数字化装配技术就是一个数字化装配系统。它是数字化集成控制技术、数字化钻铆技术、光学检测与补偿 技术、数字化装配工装技术、数字化装配工艺技术等先进技术的组合使用，还融合了数字化集成控制系统、数字化钻铆系统、光学 检测与补偿系统、数字化柔性装配工装系统以及数字化装配工艺系统等子系统。数字化装配系统主要具有如下特征：

（1）光学测量仪器和机械随动定位装置的结合使用能够保证获得实时监测数据，提高对钻铆装置定位、工装定 位、零件定位的准确程度。

（2）一些柔性的夹具和机械随动定位装置共同组成了数字化柔性装配工装，通过更换一些专用的夹具和卡板就可以对不同机型的相似零部件进行装配。

（3）装配控制系统不仅能够实现制造过程中的数据共享，还可以处理优化共享信息，从而完善工装和零件的设计和装配。如：国产大飞机C919中机身的总装，采用欧洲先进的数字化自动定位系统。 C919中机身由组件组成： 龙骨梁 、前后对接框、上壁板、左右侧壁板、地板梁、中央翼盒。每个组件都有4个专用的定位器支撑，每个定位器都可以进行x、y、z三个坐标方向调整。装配之前有激光跟踪器对飞机部件的实时数据记录，并由相应软件分析，将各个部件移动到最佳位置进行装配 。

（4）数字化装配系统使得飞机制造装配过程的信息化和自动化程度不断提高，也极大地提高了飞机系统件的装配效率，使得装配过程更加灵活多样。

参考文献

[1] Soe N aing.Feature based desgin for jigless assembly [J].School of Industrial and Manufacturi ng Science，2004，3 （4）： 21-29.