基于飞机装配技术的质量控制研究

苏泽群

摘 要： 随着科技的发展，时代的进步，飞机装配质量要求越来越高，而飞机部件结构复杂，装配难度大，一架飞机通常需要上百万的标准件，但手工制造质量稳定性差，已经逐渐无法满足现代飞机生产对质量的要求。飞机装配的数字化、自动化机械化已经成为飞机装配的必然趋势。本文就现今飞机装配所采用的数字化、自动化技术进行了介绍，并重点讨论了数字化铣边技术和自动制孔技术的应用。

关键词： 部件装配;数字化;自动化

【中图分类号】V262 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）22-0196-01

引言：飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位，并用规定的连接方式装配成部件或产品的过程，是形成飞機质量特性的关键环节，具有手工操作为主、群体作业以及自动化水平低的特点。在飞机装配过程中，各部件外廓尺寸和重量都比较大，移动调整比较困难，在整个装配过程中占用较长的周期。而且部件装配质量直接决定了产品的外形精度和最终装配质量，是整个装配过程中复杂而又关键的环节。我国在研制飞机过程中，部件装配的特点更加突出、传统的部件装配技术已难以满足飞机高质量、高精度和快速研制的要求。因此，研究飞机装配的技术，掌握飞机装配的关键技术，尽快提高我国飞机装配技术水平，对我国飞机的研制和生产具有重大意义。

1 飞机数字化装配技术

飞机装配过程是一项复杂的系统工程，涉及飞机设计、工艺计划、零件生产、部件装配和全机对接总装的全过程。飞机数字化装配系统针对现代军、民用飞机体系结构的特点综合应用产品数字化定义，基于数字化标工和协调技术、数字化模拟仿真技术、数字化测量技术、软件技术、自动化控制和机械随动定位等先进技术，形成飞机数字化装配集成系统，实现机体主要结构的数字化装配及部件数字化对接总装配工作，实现装配过程中定位、调整、夹紧等工作的数字化控制。在研究、分析和总结国内外先进飞机装配技术的基础上，将飞机数字化装配的内涵概括为：以计算机硬件及软件、接口设备、协议和网络为技术手段，以信息的离散化表述、传感、传递、处理、存储、执行和集成等信息科学理论及方法为基础，以飞机快速研制和低成本制造为目标，按照设计和技术的要求，实现飞机零件组合和连接的一种先进制造技术，涉及飞机装配的全过程，虚拟装配以及柔性装配都属于数字化装配技术的范畴，飞机数字装配技术是数字化工装设计、飞机数字化装配工艺、数字化装配定位、数字化测量与误差补偿、数字化连接及数字化的集成控制等多种先进技术的综合集成。数字化装配技术在飞机装配过程中实现装配的数字化、柔性化、信息化、模块化和自动化，将传统依靠手工或专用型架夹具的装配方式转变为数字化的装配方式，将传统装配方法下的模拟量传递模式改为数字量传递模式。

2 壁板类零件数字化铣边

机械臂采购于德国库卡公司，机械臂加装采购于美国EI公司的光栅尺进行机械臂坐标轴位置校正。通过激光跟踪仪建立工装产品坐标系，将工装产品数模与实物坐标系相结合。通过C-ctack 3D扫描仪对工装产品坐标拟合结果进行校正。壁板安装后，机械臂末端执行器利用摄像头扫描骨架边缘，得出骨架边缘数据并反馈于工装产品数模中，机械臂末端执行器根据实际骨架数据，对定位后的壁板进行铣切，控制铣切量。后续根据实际铣切数据，调整机械臂进给参数，进行壁板精修。经机械臂加工的壁板类零件边缘偏差不大于0.5mm，直线度不大于0.2mm，垂直方向偏差不大于5°。相对于手工铣切不论是加工精度还是加工稳定性都有明显的优势。上述加工过程为实验室初次加工流程，较为复杂，后续投入批产后，加工效率也比人工会有所提高。

3 骨架与壁板的自动制孔

现今飞机部件装配过程已经部分采用自动制孔技术，自动制孔技术已经日益成熟。先进，自动制孔孔位的定位技术主要分为两种。一种为导孔成像技术，一种为全数据模拟技术。

导孔成像技术需工人现在肋骨上钻制导孔，后工人将导孔反馈到壁板上。该方法具有稳定性高、不受外界环境、工装等外部因素干扰的优势。缺点是末端执行器确定孔位需要摄像头拍摄及后续数据处理。在摄像头扫描过程中，摄像头无法与孔完全对正，必然成一定的角度，扫描出来的孔为一椭圆，为得到圆心只能通过后续软件修正，难度较高。平面类零件的偏差可以控制在0～0.2mm。全数据模拟技术的优势在于制孔过程完全摒弃人工，是后续自动制孔的发展趋势，同时，提高精度。不需要摄像头反馈数据，减少因角度、软件计算而产生的误差。缺点就是容易手外界因素影响，现场场地、工装变形、装配应力、末端执行器压紧力都会对制孔精度造成影响。

两种制孔技术现同时存在对曲度较大零件制孔困难的问题，受限于激光反馈设备的影响，产品如果在10mm2范围内无法形成较为平整的平面，激光反馈设备得到的平面将与实际平面成一定的角度，从而影响孔的垂直度等。

两种制孔方式用于合适的制件，可以得到较高精度的制成品。制孔位置精度在0.2mm以内，垂直方向偏移量不超过5°，窝深偏差量0～-0.02mm，完全满足飞机后续科研发展需求，采用上述技术进行飞机装配的飞机部件装配质量得到了极大的提高。

结语：飞机数字化、自动化装配技术是今后飞机部件装配发展的必然趋势。飞机数字化、自动化装配技术包括了数字化工装设计技术、数字化装配工艺技术、数字化装配定位技术、数字化测量与误差补偿技术、数字化连接技术及数字化集成控制技术等多种先进技术。飞机数字化、自动化装配技术已经在民机领域得到了广泛的应用，极大的提高了飞机的质量。现今，飞机数字化、自动化装配技术已经趋于成熟，这为飞机数字化、自动化技术在军机领域应用提供了必要的条件。这让飞机数字化、自动化装配技术在军机领域应用成为可能。飞机数字化、自动化装配的部件质量相较于传统手工装配有极大的优势，为提高飞机部件装配质量、满足后续飞机制造要求提供了捷径。

参考文献

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