飞机机翼数字化装配技术的研究与分析

郑佳彬

摘 要 随着工业的迅速发展，飞机的装配技术由人工装配，逐渐发展成半自动化再到数字化装配。飞机的装配需要精准性和互换性，而数字化装配技术要依据飞机的整体设计、零部件生产、数字化协调以及数字化测量和检测。缘于飞机机翼装配时的复杂和需要高精准度，须研究机翼的数字化调整和水平测量方法，避免出现误差。数字化装配技术代表着智能装配成为我国新的研究方向。

关键词 机翼;数字化装配技术;水平测量

引言

飞机装配的过程涉及多个知识领域，需大量的工作人员来共同完成，装配的质量绝对着飞机整体的质量。将零件依据技术指标实行衔接组合形成装配件是飞机的装配过程。其自身产品的零部件较多，结构复杂，需投入大量的劳动力和物力，要保障飞机的平稳性和安全性，采用数字化装配，运用数字传递协调机翼装配。

1数字化装配技术

国外应用数字化技术相对于国内较早，在国外装配飞机机翼的测量，生产，定位等已经完全实现数字化，受他们的影响，我国也积极研究发展数字化技术，数字化铆接等。

（1）互换协调。保障生产，工装和产品之间的协调互换尤为重要，协调互换的方式是运用数控加工生产出达标的部件外形和定位元素。在整个机翼的装配过程中，测量最为主要，最后检验是否合格就是根据测量数据判别，而数字化测量可以提高测量结果的精确度，装配过程中，全方位的实时监测，例如GPS，激光雷达等都为常用的测量技术。而且，还会减少人为接触，降低了人员工作量，大大提高了效率。虽然现在实现了数字化技术，但还是存有很多技术方面问题和一些部件的质量问题，况且飞机装配本身就是难度系数较大的工作，还需要结合软件进行研究分析。

（2）工艺装配与仿真。飞机由上千万的零件构成，以及用到了同样多的工装，夹具，所以在操作中要做到仔细，精确。合理规划分析装配工艺可解决过程中失调，干涉，撞击等问题。提升装配速度和质量是关键。根据标准要求，建立工艺装配的方法和技术规范，包括预装配标准，模型建立，空间运动干涉规范，工作管理规范等[1]。

对于装配生产，可以应用仿真软件建立动画模型，针对需要文字的指令配备详细分解说明。工作人员可以根据软件的功能来解决装配零件与工装间存留的细节问题。

（3）机翼的柔性装配。柔性装配技术是依据产品尺寸和数字控制完成产品的装配。它去除了传统制造装配的高成本，周期长且模式单一的缺陷。与现代化自动设备和工业机器人相结合，大幅度提高了装配效率和精准度。

因为机翼的形状，大小各不相同，柔性装配方式也略有不同，可分为翼盒数字化装配，前后缘类装配以及数字化对接。第一个装配类型是以平台移动为基础，联合激光定位系统来实现翼盒类部件装配。前后缘类装配是根据机器人的钻孔和柔性定位子系统来完成的。最后数字化对接则运用支撑构造，调节机翼在不同时段的方位来保障机翼装配。

（4）柔性定位。运用柔性定位技术，在装配中可适应部件的结构变化，降低了刚性定位时不能躲避的应力。传统的定位是依据工艺孔的交点或者基准面实现定位，但这样导致工作烦琐，效率极低。而柔性定位结合了模块设计，同时可以调换不同的定位头，因此变得更加灵活实用。但是这样的柔性定位机构需要考虑结构的合理性，是否便于调整，是否适应工艺孔及基准面的变化。有很多航空公司在设备上装配了多自由度伺服定位机构，它可以同时调整多个产品坐标，定位更加准确，这类的设备虽然已在市场发展的较为成熟，但生产成本过高，部分资源得不到有效利用。

2机翼的数字化装配技术应用现状分析

新型飞机机翼的材料选用已将整体机加壁板替代了传统的铆接壁板，材料的使用上不仅提升了机翼的气动性和载重能力，而且还延长了机翼的使用寿命。伴随我国科技的创新，传统的外形和结构已不能满足新型式飞机的需求，在壁板的生产和装配上都提升了难度。现阶段国外的大多生产厂家大多采纳自动装配，靠计算机控制的定位器来调整衔接机翼的位姿。例如柔性装配技术，在波音机上应用广泛。

模拟量传递作为传统的飞机装配基础，工装设计不够新颖，使型架更加复杂又重，测量仪器也没有统一规范，已经严重阻碍装配的质量和飞机设备研制的进程。国内经过科研人员的不懈努力，在飞机设备的生产制造和数字化技术的研究上取得了很大成功，也都得到了实践应用。但更多的装配技术还处于设计实验阶段，与国外相比还有差距。所以还需要不断地研究创新有关数字化装配技术，为航空部门的全面发展奠定良好基础[2]。

3测量机翼的方式

测量飞机机翼的方式可分为两种，水平点测量和交点测量。运用传感器测量水平点，工业机器人直线位移传感器是将机器人平移至目标下方，随后传感器的探头升起，直至接触到飞机机翼的目标测量点，显示水平数据后继续移动机器人到下一测量点，整个过程完成以后，比对测量值判定飞机机翼是否达到水平。

机翼的端面和外形面作为交点测量点，需要结合数字化技术，可选用的工具为激光跟踪仪。它是一种非接觸式光学测量仪，主要由激光干涉装置和角度编码器构成。开始测量前，先设置跟踪仪的测试坐标为机翼的装配坐标。激光跟踪仪会在规定的范围内做旋转运动，检测被测量点的坐标，得到相关数据。

要精准完成空间的平面和曲面的测量，运用辅助机器人对机翼外形进行自动测量，将机器人安装在移动导轨上，在工具顶端安装激光仪，伺服系统控制辅助机器人运动完成扫描任务[3]。

4结束语

当飞机机翼完成装配之后，在满足机翼水平测量的高度时，还需确定机翼是不是满足与装配零件间的装配准确度以及二者的位置精度。联合现有的数字化技术与软件技术，对机翼的装配，调试进行分析，具体优化，达到使用要求。数字化技术展现了航空发展方向，为提高装配飞机的效率和质量，必定要研制成本低，质量高，多种类的设备，同时会改变我国航空设备生产的观念性，克服我国在飞机研发装配技术中的缺陷，完成航空技术领域的伟大突破。

参考文献

[1] 郑文利.飞机数字化装配定位技术研究[J].科技视界，2017（36）： 111，106.

[2] 王亮，李东升.飞机数字化装配柔性工装技术体系研究[J]. 航空制造技术，2012（7）：34-39.

[3] 齐鹏斌，薛兰珠.飞机机翼前缘与缝翼数字化装配协调技术研究[J].中国科技信息，2015（1）：15-16.