飞机大部件装配中干涉问题研究

徐龙

摘 要：飞机大部件的装配研究中，装配方法和装配顺序是装配的工艺，而装配中的干涉问题是装配的分析，本文研究分析飞机大部件的干涉问题，通过干涉测量技术，点云模型的建立，再对干涉问题分析，最终制订解决方案，将飞机装配中的干涉避免掉。

关键词：干涉测量技术；点云模型；干涉分析与解决方案

中图分类号：V262 文献标志码：A

1 干涉测量技术

飞机部件的干涉测量技术在飞机装配中广泛使用，利用CAD/CAM、模拟仿真等技术，干涉检查的目的如下：

（1）检测飞机部件是否有碰撞的现象。

（2）如果检测部件会发生碰撞，碰撞的部位是什么。

（3）检测两个不接触部件的最小安全距离。

（4）通过一个部件的运动和位置，根据模型求另一个部件的位置。

干涉的测量技术有以下几种：

（1）静态碰撞检测，干涉最基本的检测就是碰撞，静态干涉是干涉检查的基础，在干涉的检测中不论部件是运动还是静止的，都是转换为静态干涉，它是对检测对象进行求交测试，降低部件的复杂性，将运动学排除外。

（2）多次干涉检测方法，这种方法是在运动干涉检测技术中最简单的测量技术，它的原理是在对象运动轨迹上进行采样，每个样品位置重复多次使用静态干涉技术。

（3）扫略体干涉检测，这种方法是对飞机部件在一段时间或周期内沿着一条轨迹运行，在这个运动中占有的空间位置，这个空间位置就是扫略体，通过这个模型进行轨迹分析，判定是否发生干涉。

干涉检测的流程与分析如图1所示。

2 点云模型

统计学是分析模型最基本的学科，它是通过大量随机现象中分析出规律性，通过这个规律来进行特征分析，在统计中，应用点云模型是最有效的手段，点云模型包括大量的随机点。

点云模型统计是通过形状特征进行提取，形状特征可以分为二次曲面（平面、球面）、自用曲面、旋转面和拉伸面等。

点云模型在飞机蒙皮对接中干涉问题上最有效，通过点云边特征的提取方法，包括蒙皮边上的离散点，再根据点云数据切片获取二维界面数据，分析飞机蒙皮的位置，确定是否干涉。

在对飞机蒙皮边特征分析中，相邻的两个曲面在边特征上的连续性可以分为G0连续和G1连续和不连续的边，不连续的又叫悬边，一般是不存在的，G0边又叫尖边，G1叫光滑边，如图2所示。

3 干涉分析与解决方案

飞机大部件的干涉问题分析是避免在实际装配中影响飞机的制造，在分析完成之后还需要制定解决方案，例如是维修还是重新加工，又或者重新调姿等。

在飞机装配中有数量和尺寸巨大的零件，同时内部的结构也复杂，加工过程也困难，制造完成要求零件必须满足使用和装配要求，通过干涉技术将零件加工之前需要调整的位置都完成，避免二次加工，飞机大部件的干涉问题主要是发生在桁条、梁、框以及蒙皮这些位置。

飞机干涉问题研究中，蒙皮的干涉是最难处理的，蒙皮的尺寸大，相对刚度和强度又小，在装配中还容易产生变形，对于蒙皮的装配一般是采用某种导向机构的插入装配，这样可以避免进行干涉，在蒙皮与蒙皮的对接装配中，蒙皮之间的间隙要求要严格。

在飞机零件的加工中或者装配中，有些会产生变形，例如梁和框，会在零件部装的时候产生装配误差和装配变形，导致零件无法顺利装配，如果在飞机的实际装配中产生干涉，需要有相应的解决方案，在装配之前通过扫面进行干涉分析，在实际装配中，如果没有发生干涉，可以直接装配，如果有干涉情况发生，可以通过修配或者垫片进行装配修复，通过调整满足最后的装配，具体装配解决方案流程如图3所示。

结论

飞机部件的装配干涉可以总结分为两种，一种是蒙皮对接的干涉，另一种是互插装配干涉，通过对这些干涉问题的分析，总结设计出一套装配干涉的检测方案，在对干涉进行数据分析，从装配特征和零件结构上解决装配干涉问题，进而指导飞机的装配，提高装配效率和降低返工率。

参考文献

[1]岩石.依然.大飞机数字化装配技术[J].航空制造技术，2010（18）：32-33.

[2]邹冀华，刘志存，范玉清.大型飞机部件数字化对接装配技术研究[J].计算机集成制造系统，2007，13（7）：1367-1373.

[3]柯映林，范树迁.基于点云的边界特征直接提取技术[J].机械工程学报，2004，40（9）：116-120.

[4]王巍，贺平，万良辉.飞机柔性装配技术研究[J].机械设計与制造，2006（32）：35-37.