飞机装配技术现状研究

2016-03-16刘毅

环球市场 2016年25期

关键词：装配工工装机身

刘毅

中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

飞机装配技术现状研究

刘毅

中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

近年来，随着激光测量技术、无型架装配技术、柔性工装技术、自动化装配技术飞速发展，将飞机装配技术推向了一个新的高度。飞机数字化装配技术是基于数字化标准工装的协调技术、数字化模拟仿真技术、激光跟踪测量技术、数字化定位技术、协同控制技术等多种先进技术的综合。它纠正了传统飞机装配工艺技术的缺点，可以尽量减少各种专用工装和夹具，增加装配工装的通用性，降低工装制造成本，减小装配工作应力，实现数字化自动装配，缩短工装准备周期，并且可以一目了然地评估生产状况进而减少生产过程中的库存，大幅度提高飞机的装配质量和效率。

飞机；装配技术；

1.国内外飞机装配技术现状

近年来，以国际上两大民用飞机制造公司——波音公司和空客公司为代表的航空制造企业，大力发展数字化装配技术，大量采用数字化柔性装配工装。

由于飞机柔性定位装配工装本身就是一套数字化工艺装备，如果再通过网络与自动控制装置﹑计算机等终端控制设备相连，则可以实现将设计好的三维数字模型直接输入计算机来操纵数字化工装设备。波音公司和空客公司的飞机装配中，均大幅度地提高数字化装配工装的应用水平，扩大应用范围。

目前，国内的飞机装配中使用的工装仍主要以传统的刚性﹑专用形式为主，工装数量多﹑占地面积大，生产周期长﹑制造成本高。随着国内新机型号的逐渐增多，传统的刚性.专用工装已经不能实现现代飞机多品种﹑小批量生产的需求，己经成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。虽然近年来也研制了一些数字化柔性工装设备，取得了部分成果，但从整体上看，国内在飞机装配柔性工装的研究应用上仍处于起步阶段，柔性工装的研制和应用缺乏规范和指导，能够成功应用的柔性工装数量较少，不能形成规模，特别是在飞机组件级﹑段(部)级装配中，更是缺乏深入的研究应用。机身部件装配工装的落后，制约了数字化柔性装配技术的深入应用，阻碍了新一代飞机数字化柔性装配生产线的构建。

因此，在当前国内航空制造业大力提倡飞机装配数字化﹑柔性化的背景下，需要深入研究飞机数字化装配工装的系统设计，以规范和指导国内装配工装的设计制造及应用，从而提高国内飞机装配工装的数字化﹑柔性化技术水平以及柔性工装的应用规模。这对促进国内飞机数字化装配技术的发展，进而提高国内飞机产品的核心竞争力具有重要意义。

2.现代飞机数字化装配的若干关键技术

飞机数字化装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机全部数字量的协调体系，应用计算机信息技术，数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化固持﹑加工﹑对接，完成飞机组件﹑部件和机身的装配连接等综合性系统工程﹑数字化装配技术能适应飞机部件品种规格，批量﹑装配工艺﹑场地和时间的变化要求。而先进的飞机数字化装配技术是保证飞机部件和飞机整体性能的关键，主要包括以下几个方面：

2.1 基于数字化标准工装的数字化协调技术

数字化标准工装是一种数字协调方法，它利用三维数字模型和坐标基准系统来制造零件与工装，这些工装用于零件生产﹑段部件装配﹑部件之间装配及检验。数字化标准工装的作用即是代替实物标准工装，起到协调标准的作用，从而克服了实物工装成本高，而且维护难度大等缺点。

数字化标准工装是计算机中包含产品某些部位的几何形状和尺寸的数字模型，可以是工程数字模型，它增加了必要的装配工艺信息的部件装配数字模型，是制造﹑装配﹑检验和协调生产用工艺装备的数字量标准，是保证生产用工艺装配之间﹑产品部件和组件之间的尺寸和形状协调互换的重要依据。

2.2 数字化柔性装配工装

飞机数字化柔性装配工装是指在飞机装配中为了提高工装快速响应产品变化能力，缩短工装准备周期，降低工装制造成本，而采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化﹑可自动调整重构的装配工装。在机身部件装配以及机身对接装配等大部件对接过程中，数字化柔性装配工装的执行机构主要包括定位器﹑工艺接头，定位器是一个高精度的数字化自动控制装置。定位器能够根据控制系统的指令实现机身部件或机身的姿态调整﹑支撑固持，同时抑制装配对象的变形。飞机数字化柔性装配具有结构简单，空间开敞等优点。由于飞机轮廓外形复杂，且在飞机设计过程中未给定位器预留连接接头，所以需要设置专用的工艺接头过渡连接定位器与飞机部件，根据飞机部件的不同，工艺接头与飞机部件之间的连接方式可设置成螺栓连接.磁力吸附或真空吸附。在机身段(部)件装配中，工艺接头与机身之间通常为螺栓连接。

机身工艺接头将定位器的集中载荷传递至机身，在机身工艺接头与机身的连接区域受载情况较为恶劣.因此，合理设计机身工艺接头的结果及其与机身的连接方式是保障机身数字化装配安全性的关键

2.3 数字化测量技术

数字化测量技术是以计算机控制来完成自动﹑快速﹑精准的测量.数字化测量技术主要涉及测量分析软件与数字化测量设备两部分内容。测量分析软件一方面要与测量设备有良好的数据输入输出通道，精确获得测量数据和理论数字模型，对原始三维数据和实际采集的数据进行对比，并兼有模拟分析和现场分析的能力；另一方面要能与硬件控制软件配合，将分析得到的结果传递给控制软件，以驱动﹑控制数字化柔性调姿工装。另外，此类软件还可以进一步实现异常状态的检测﹑多维状态的识别﹑对操作时难以达到状态的可视信息化等。

相对于传统测量设备，数字化测量设备具有检测速度快﹑安装和操作便捷﹑可动态测量﹑测量精度及效率高等特点。目前，最先进的测量设备是激光跟踪仪，激光跟踪仪是近十年来才发展起来的新型测量仪器，集激光干涉技术﹑光电检测技术﹑精密机械技术﹑计算机及控制技术﹑现代数值计算理论于一体，实时扫描测量，具有极高的测量精度及效率，可以对三维数据进行直接输入输出，并具有广泛﹑通用的接口，能够很容易地与其他数字化设备连接工作。使用激光跟踪仪进行测量时，跟踪头到被测目标点的距离可达几十米，完全能够满足机身部件装配的需要。