飞机数字化生产线与机器人集成技术探索

2017-01-28石鑫中航通飞华南公司

科学中国人 2017年17期

石鑫中航通飞华南公司

飞机数字化生产线与机器人集成技术探索

石鑫
中航通飞华南公司

现阶段，我国飞机装配具有比较长的周期，而且工作人员承受较大的劳动程度，总体的生产效率比较低，急需采取相应的科学技术，促进飞机装配生产线自动化、数字化程度的提升。本文介绍了飞机数字化生产线的关键技术，并分析了机器人集成技术在飞机数字化生产线中的应用，旨在提升飞机装配效率。

飞机数字化装配；生产线；机器人集成技术

前言

近年来，飞机结构在设计时不断的提升其复杂性，并提高了数字化装配技术的难度，导致越来越难以利用传统的人工装配方式。此种背景下，急需改进生产线的生产方式，不断的提升其自动化及数字化，以满足装配要求，并提高装配工作质量及效率。机器人集成技术的发展依托于集成制造技术，具有工作速度快、自动定位、作业准确等优点，广泛的应用于多个社会领域中，并具有极强的应用到飞机装配领域的可行性。

一、飞机数字化生产线关键技术

飞机数字化装配生产线中，应以产品装配类型、生产批次纲领等为主要依据，对检测设备、停放设备、输送设备等合理的选择，并与车间场地、空间结构、装配人员等相结合，保证分布的合理性。在数字化装配生产线上，利用模块化结构的自动化装配系统来实现每种机型的装配工作。总体上来说，生产线上自动化装配的关键技术主要包含五种，分别为三维装配规划与仿真技术、误差实时测量与控制技术、数控柔性定位与夹持技术、自动钻铆与精密加工技术、装配单元的集成与控制技术，通过上述技术的协同控制，实现集中控制飞机数字化生产线。

二、机器人集成技术在飞机数字化生产线中的应用

（一）自动化切割

零件切割利用切割机器人开展时，高精度的要求能够充分满足，促进工作质量的提升，火焰切割、激光切割等均为切割机器人具备的功能，同时，切割机器人还可以自动化修边飞机壁板[1]。加工成型过程中，一定余量是飞机壁板需要留置的，装配前，以具体配合关系为依据，切边修整。机器人集成技术应用后，零组件切边工作可由机器人完成，促切边工作效率、工作质量的提升，减轻工人的劳动强度。

（二）自动制孔与连接技术

飞机装配时，零组件、部件的装配，部件的对接装配中连接工作量均非常大，如制孔工作、铆接工作。飞机数字化生产线中应用机器人集成技术后，钻铆、焊接等工作可自动完成。连接工作在飞机机身壁板上开展时，紧固件制孔、铆接工作量数以万计，如果采取人工方式，不仅工作人员会承担比较重的工作任务，而且铆接时间也非常长，但应用机器人集成技术后，机器人可自动的、集中的完成上述工作，不仅减轻工作人员的工作任务量，而且与人工相比，工作效率提高6～10倍左右。现代飞机所使用的材料加工难度均比较大，而大型飞机会更高的要求大尺寸孔的制备精度，机器人集成技术应用后，可降低加工难度，满足精度要求，快速的完成各种连接工作。

（三）数字化装配定位

在飞机制造工作中，装配工作量占据50%以上，精确定位为除钻铆连接外重要工作。目前，精确定位工作的完成可以利用数字化技术、自动化设备，例如将工业机器人结合高精度测量设备，形成柔性夹持定位系统，保证定位的精确性。激光跟踪仪属于代表性的数字化光学设备，激光雷达、数字摄影照相机等均包含起其中，随着该项技术与水平的不断提升，精度可有效的控制在0.01mm/m范围内，甚至更小[2]。小范围内，定位零组件可在测量设备与机器人辅助下实现。

（四）喷涂

制造业中的喷涂工作已经比较广泛的应用机器人，如汽车领域、造船领域等。近年来，飞机制造领域中也开始应用机器人集成技术，利用此项技术开展喷涂工作后，喷枪数量能够减少30%～40%，喷涂速度得到明显的提升，可更为容易、准确的操控，提高喷涂效果。美国B-2隐形战机喷涂时，由于其尺寸比较大，若利用人工进行，将会耗费大量的时间、财力、物力，而且喷涂质量也无法保证，不过，其在实际喷涂过程中利用了机器人喷涂系统，显著的提高了喷涂的精度，而且喷涂工作由多个机器人同时进行，促进工作效率的提升。

（五）数字化柔性装配线平台

飞机总装过程中，各大飞机制造公司原有的大型固定装配型架已经被替代，变成了自动化对接装配系统，系统组成共包含三个部分，一是自动化定位器，由计算机控制，二是激光测量系统，三是控制系统，同时，在进行连接部位的装配时，应用了机器人集成技术[3]。通过机器人集成技术的应用，对接装备工作期间，多种工作均可充分利用其辅助作用，如精确定位工作、固定工作、检验工作等。对接平台系统应用到飞机数字化生产线后，因其集中了智能机器人技术，机体装配质量得到大幅度的升高，而且可通用于多种机型、不同尺寸的飞机装配中。