数字化技术在飞机装配中的应用研究

李婉丽

摘 要：为了适应现代航空制造业的发展，新一代的飞机必须要采用“以装配为核心，以零件精确制造为支撑，以数字化技术为基础”的精确制造技术体系。数字化测量技术已成为现代飞机数字化装配技术的重要组成部分，是实现现代飞机制造全数字量传递的重要保证之一。

关键词：数字化技术；飞机装配；应用；研究

现代飞机的装配设置中，汇集了各种高新技术，是人类现代工业科技发展的重要成果与此同时也推动了我国航空工业的发展，是我国经济和国防建设的一道战略性发展防线。现在随着数字化技术的发展，飞机的装配设计中也开始进行了数字卡技术的使用，并在此基礎上得到了持续的发展。现在飞机的装配领域中，新材料、新技术等数字化不断运用和发展，推动了我国飞机装配的发展，也带动了相关高新制造业的蓬勃发展。

一、飞机装配概述

结合尺寸协调的原则，在按照技术要求的前提下，组合飞机的零件或组件，将其连接并形成完整的装配件或整机的一个过程就是飞机装配。因为社会需求、市场竞争和科学技术一直在进行不断的发展，对于飞机的装配技术也是一种推动。到目前的发展中，飞机的装配技术经历了从人工装配到半自动化装配，最后到自动化装配的历程，目前飞机装配中引进了柔性装配，推进了装配技术的新的发展进程。飞机装配一般采用的是型架装配，以此对产品的准确度和互换性进行保证，在改善其劳动条件的基础上，实现装配工作生产率的大幅度提高，降低其成本。飞机装配的设计标准是对装配件准确性定位和互换性要求的保证，同时也要保证工人装配操作的便捷性，提高其工作效率。

二、数字化技术在飞机装配中的应用

（一）自动化钻铆

飞机装配中运用的数字化技术之一就是自动化的钻铆技术，这一技术主要有三种应用系统：基于全自动托架的自动钻铆系统、龙门式自动钻铆和内外双机器人筒段钻铆系统。基于全自动托架的自动钻铆系统有C框和D框这两种形式，其由全自动托架的五坐标定位系统和自动钻铆机组成。典型的自动钻铆机通常是由设备本体和具有上下钻铆功能的执行器来组成，功能强大。而全自动托架的自动钻铆系统主要运用在飞机机翼壁板的装配上。龙门式自动钻铆系统的组成部分有龙门式五坐标定位系统、末端执行器和柔性工装。可以依据工件的摆放位置将其分为卧式和立式两种类型。该系统还有一种特殊的形式机身半筒段环铆系统，运用的是圆弧状的环形龙门结构，适合对飞机壁板进行钻铆后组成机身的半筒段。而内外双机器人筒段钻铆系统有两套平行刚性支撑轨道，一套在产品的蒙皮外侧，另一套则会伸入到产品内部，并在上面各放置一套钻铆机器人。目前飞机自动化装配中运用的最关键的高新技术装备就是飞机自动钻铆技术。

（二）柔性组件装配

不同于以往刚性固定且手工化的飞机装配，柔性的组件装配是数字化、自动化、可移动的。在满足低成本的制造要求下，柔性装配技术可以快速的适应并生产研制可重组的模块化的先进装配，其特点是数字化、自动化和集成化，在现在飞机的装配技术中欧式一个新的发展领域。飞机数字化装配的柔性组件工装就是在飞机装配中，采用的基于协调产品数字量尺寸体系的一种模块化、可自动调整重组的装配，它可以提高工装产品的变化能力，降低生产成本，缩短其准备周期。按功能可以将柔性工装系统的构成划分为两大模块：静态框架和动态模块，静态框架模块由标准件和连接件组装形成，是已经模块化的框架，奠定了工装系统的基础，动态模块要结合产品的实际需求来设计，因此其自由度多，可以运用可调整的连接装置将其附着在静态框架上，再结合产品间不同的配置和动态模块，使其适应同类的产品需求。作为飞机数字化柔性装配系统中的重要组成部分，柔性组件装配的工作原理是：在柔性工装中上装并夹好装配部件，在待装配件的基准点进行光学靶镜的安装，并通过运用该系统对激装配件上测量到的的光学目标点的具体位置进行控制，通过数据处理进行信息传递，然后载进行分析和解算，对其装配件装配位置的修正值进行把握。通过运动控制系统将修正值传递，在驱动柔性工装定位装置后，实现装配件的精确定位。

（三）数字化测量技术

1.激光跟踪仪

激光跟踪测量仪一开始是进行汽车装配的设计，但其性能优越，就开始运用到航空领域。在进行大尺寸空间坐标测量时，激光跟踪仪的测量精度高，可以达到5×10-6的精度。激光跟踪测量仪进行工作运行时，由光源出发的激光束，在经过两个旋转镜后，就会投向反射器。而反射回来的一部分光会在参考光的干涉下对反射镜的相对位移进行测量，另一部分光则会投向感应器，将差动信号输到马达中，通过控制旋转镜的转角，保证激光束可以一直指向反射镜的中心。

2.三维激光扫描

该技术主要用来对现存的所有大小物体进行数字化的快速扫描，有这些特点：对于空间现存物体的三维数字化信息可以进行快速的获取，并构建数据库，对需要测量的物体进行三维测量和分析；扫描速度快且精度高；由于其运用的是红外激光，在没有光亮的条件下就可以进行影像和座标数据的获取；将单点测量嗨为面式和体式测量；快速获取三维物体的影像和方位信息。

三、结语

目前数字化测量技术在国内的大型数字化项目开始有了应用和实施，在近些年来也应用在飞机装配技术中来，在飞机部件装配的各个环节都进行使用，并将其运用到技术、生产和质保体系中来，保证其每个环节的精度和数字化。在飞机装配领域中运用数字化技术，在保证飞机装配准确度的同时，也提高了其生产效率，推动了飞机装配领域的发展。

参考文献：

[1]邹爱丽，王亮，李东升，张俐，郭洪杰. 数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用[J]. 航空制造技术，2011，21：72-75.

[2]张影. 数字化技术在飞机装配中的应用研究[J]. 通讯世界，2015，13：284.

[3]张连环. 数字化测量技术在飞机装配中的应用[J]. 世界有色金属，2016，15：157+160.