飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系的研究與分析

邱洋

【摘要】飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有明顯的復(fù)雜性特點(diǎn)，零部件數(shù)量多，種類多樣，裝配準(zhǔn)確度要求高，裝配不當(dāng)不僅容易造成飛機(jī)零件的損壞，而且直接影響裝配準(zhǔn)確性，對(duì)飛機(jī)整體裝配質(zhì)量和性能造成不利的影響。數(shù)字化裝配技術(shù)的應(yīng)用，為飛機(jī)制造行業(yè)開辟了一條全新的發(fā)展途徑，有效的提高飛機(jī)裝配效率和裝配精度。本文針對(duì)飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系進(jìn)行研究和分析。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)；數(shù)字化；裝配；技術(shù)

我國飛機(jī)設(shè)計(jì)制造業(yè)的飛速發(fā)展逐漸與國際航空接軌形成國際化的航空產(chǎn)業(yè)鏈，相應(yīng)的飛機(jī)零部件制造技術(shù)和水平也在不斷的提升。飛機(jī)產(chǎn)品不同于其它普通產(chǎn)品，其本身結(jié)構(gòu)具有明顯的特殊性和復(fù)雜性，裝配的零部件不僅數(shù)量眾多，尺寸較大，而且種類多樣，形狀復(fù)雜，裝配難度高，對(duì)裝配的準(zhǔn)確度要求也很高。我國航空企業(yè)積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并加強(qiáng)自主研發(fā)，在金屬結(jié)構(gòu)件的制造方面取得了可喜的成績，數(shù)控加工制造飛機(jī)零件的技術(shù)水平得到大幅度的提升。飛機(jī)裝配是將各種零部件根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和技術(shù)規(guī)范連接整合成一個(gè)飛機(jī)整體。從飛機(jī)制造的全程來看，飛機(jī)裝配勞動(dòng)量很大，幾乎占全部飛機(jī)制造勞動(dòng)總量的一半以上。自應(yīng)用數(shù)字化裝配技術(shù)依賴，我國飛機(jī)制造裝配無論是從裝配質(zhì)量還是裝配效率上都有了明顯的改觀，但是因?yàn)閿?shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用時(shí)間不長，技術(shù)體系還不夠成熟，因此我國的飛機(jī)裝配技術(shù)還有待進(jìn)一步的發(fā)展和提高。

1、飛機(jī)數(shù)字化裝配主要基礎(chǔ)技術(shù)

1.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

基于數(shù)字化裝配的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)飛機(jī)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝配的重要基礎(chǔ)，針對(duì)數(shù)字化裝配的基本要求和標(biāo)準(zhǔn)直接在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。在對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)的過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：第一，既然采用數(shù)字化裝配技術(shù)，就必須在設(shè)計(jì)上遵循數(shù)字化裝配的基本原則；第二，對(duì)數(shù)字化裝配的基本要求予以充分的考慮，如裝配定位、裝配檢測以及裝配的支撐要求等；第三，在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件上面向數(shù)字化裝配建立起必要的自定位特征，在工藝上考慮到必要的光學(xué)測量設(shè)備的安放接頭；第四，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮到數(shù)字化裝配中的誤差補(bǔ)償；第五，基于數(shù)字化裝配技術(shù)，對(duì)整個(gè)狀態(tài)過程進(jìn)行模擬仿真。

1.2數(shù)字量協(xié)調(diào)與容差分配技術(shù)

要保證裝配準(zhǔn)確度，有效的提高飛機(jī)裝配質(zhì)量，數(shù)字量裝配協(xié)調(diào)與容差分配技術(shù)是數(shù)字化裝配基礎(chǔ)技術(shù)體系中的關(guān)鍵技術(shù)。從現(xiàn)今我國飛機(jī)裝配的現(xiàn)狀來看，大多仍然采用傳統(tǒng)的以模擬量的形式進(jìn)行零部件基本信息傳遞的方法，裝配方法上也大多延用傳統(tǒng)剛性手工裝配方法，無論在裝配精度還是裝配效率上都存在很大問題。在飛機(jī)的工藝規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，在數(shù)字化裝配數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和計(jì)算的基礎(chǔ)之上合理準(zhǔn)確的規(guī)劃數(shù)字量協(xié)調(diào)與容差分配方案，可進(jìn)一步提高裝配精度和質(zhì)量。在此過程中需要注意以下幾點(diǎn)：第一，基于工裝模型，建立裝配協(xié)調(diào)基準(zhǔn)，以滿足數(shù)字化裝配的基本要求；第二，基于協(xié)調(diào)基準(zhǔn)，創(chuàng)設(shè)滿足數(shù)字化裝配的協(xié)調(diào)路線；第三，裝配對(duì)象的不同，各自具有的特點(diǎn)也不同，要根據(jù)不同的特性制定相應(yīng)的補(bǔ)償方案；第四，根據(jù)裝配準(zhǔn)確度的要求、裝配誤差和變形的傳遞過程，對(duì)裝配容差進(jìn)行詳細(xì)的分析并加以優(yōu)化。

1.3工藝規(guī)劃與仿真技術(shù)

飛機(jī)零部件數(shù)量大，種類多，需要使用到大量的工裝、工具和夾具，裝配操作量非常大。對(duì)裝配過程和細(xì)節(jié)進(jìn)行規(guī)劃和仿真，可及早的發(fā)現(xiàn)裝配過程中存在的不準(zhǔn)確、不協(xié)調(diào)等多種問題，從而對(duì)裝配方案進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，保證裝配的快速和精準(zhǔn)。在數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃與仿真階段，要注意以下幾點(diǎn)：第一，基于數(shù)字化裝配的工藝要求建立仿真模型進(jìn)行裝配系統(tǒng)工藝仿真；第二，在離線仿真的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)時(shí)測量的結(jié)果，生成數(shù)控代碼；第三，在飛機(jī)數(shù)字樣機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)飛機(jī)裝配的基本要求和性能要求，進(jìn)行三維仿真。

2、飛機(jī)數(shù)字化裝配主要應(yīng)用技術(shù)

2.1數(shù)控柔性定位裝配技術(shù)

柔性工作設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于定位與夾持。飛機(jī)裝配過程中，定位和夾緊件的配合受多方面因素的限制，零部件在裝配過程中也極易發(fā)生變形。數(shù)控柔性定位裝配技術(shù)的應(yīng)用，有效的解決了這一問題，大大提高了定位精度，降低零件變形的概率。根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和定位、夾持需求，進(jìn)行數(shù)字化定位器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在誤差測量的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)柔性定位方案，再進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，使多個(gè)定位器的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制及構(gòu)建位置姿態(tài)精確調(diào)整。

2.2自動(dòng)化精密制孔技術(shù)

飛機(jī)裝配有很多的螺接和鉚接點(diǎn)，存在大量的制孔工作。自動(dòng)化精密制孔技術(shù)的應(yīng)用代替了傳統(tǒng)人工制孔，既提高了制孔效率，又保證了制孔質(zhì)量，大大提高了飛機(jī)裝配的穩(wěn)定性和可靠性。自動(dòng)化精密制孔技術(shù)要點(diǎn)主要有：第一，根據(jù)不同材料的特性對(duì)制孔過程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)并在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；第二，能夠在狹小的空間條件下完成制孔操作；第三，根據(jù)裝配特點(diǎn)和要求進(jìn)行自動(dòng)化精密制孔單元的開發(fā)。

2.3高效長壽命連接技術(shù)

長壽面連接技術(shù)大大提高了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的抗疲勞能力，有效延長使用壽命，使飛機(jī)的可靠性和耐久性都得到有效的提高。高效長壽命連接技術(shù)解決了傳統(tǒng)液壓和捶打連接方法所具有的一系列問題，減少了裝配連接損傷，其技術(shù)要點(diǎn)有：第一，對(duì)密封連接予以支持，復(fù)合材料1‘涉鉚接、千涉螺接技術(shù)；第二，鈦合金材質(zhì)的鉚釘、高鎖螺栓的連接技術(shù)；根據(jù)裝配特點(diǎn)和要求進(jìn)行長壽命連接單元的開發(fā)

2.4大尺寸精密測量技術(shù)

精密準(zhǔn)確的測量時(shí)精準(zhǔn)裝配的基礎(chǔ)和保障，是數(shù)字化裝配實(shí)現(xiàn)的必要條件。飛機(jī)裝配對(duì)測量技術(shù)的要求很高。精密測量技術(shù)要點(diǎn)有在于針對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品裝配的激光跟蹤測量方法和iGPS測量方法，根據(jù)飛機(jī)產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行大尺度精密測量單元的開發(fā)。

3、結(jié)語

飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系融合了多領(lǐng)域多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，我國的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系必將不斷提高和完善。數(shù)字化裝配技術(shù)和裝配的應(yīng)用，徹底改變我國人工裝配的現(xiàn)狀，有效提高裝配效率和裝配質(zhì)量，降低維修率，使我國的飛機(jī)產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性更高。

參考文獻(xiàn)

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