數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用研究

李婉麗

摘 要：為了適應(yīng)現(xiàn)代航空制造業(yè)的發(fā)展，新一代的飛機(jī)必須要采用“以裝配為核心，以零件精確制造為支撐，以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)”的精確制造技術(shù)體系。數(shù)字化測量技術(shù)已成為現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代飛機(jī)制造全數(shù)字量傳遞的重要保證之一。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；飛機(jī)裝配；應(yīng)用；研究

現(xiàn)代飛機(jī)的裝配設(shè)置中，匯集了各種高新技術(shù)，是人類現(xiàn)代工業(yè)科技發(fā)展的重要成果與此同時也推動了我國航空工業(yè)的發(fā)展，是我國經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的一道戰(zhàn)略性發(fā)展防線?，F(xiàn)在隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)的裝配設(shè)計(jì)中也開始進(jìn)行了數(shù)字卡技術(shù)的使用，并在此基礎(chǔ)上得到了持續(xù)的發(fā)展。現(xiàn)在飛機(jī)的裝配領(lǐng)域中，新材料、新技術(shù)等數(shù)字化不斷運(yùn)用和發(fā)展，推動了我國飛機(jī)裝配的發(fā)展，也帶動了相關(guān)高新制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。

一、飛機(jī)裝配概述

結(jié)合尺寸協(xié)調(diào)的原則，在按照技術(shù)要求的前提下，組合飛機(jī)的零件或組件，將其連接并形成完整的裝配件或整機(jī)的一個過程就是飛機(jī)裝配。因?yàn)樯鐣枨?、市場競爭和科學(xué)技術(shù)一直在進(jìn)行不斷的發(fā)展，對于飛機(jī)的裝配技術(shù)也是一種推動。到目前的發(fā)展中，飛機(jī)的裝配技術(shù)經(jīng)歷了從人工裝配到半自動化裝配，最后到自動化裝配的歷程，目前飛機(jī)裝配中引進(jìn)了柔性裝配，推進(jìn)了裝配技術(shù)的新的發(fā)展進(jìn)程。飛機(jī)裝配一般采用的是型架裝配，以此對產(chǎn)品的準(zhǔn)確度和互換性進(jìn)行保證，在改善其勞動條件的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)裝配工作生產(chǎn)率的大幅度提高，降低其成本。飛機(jī)裝配的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是對裝配件準(zhǔn)確性定位和互換性要求的保證，同時也要保證工人裝配操作的便捷性，提高其工作效率。

二、數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

（一）自動化鉆鉚

飛機(jī)裝配中運(yùn)用的數(shù)字化技術(shù)之一就是自動化的鉆鉚技術(shù)，這一技術(shù)主要有三種應(yīng)用系統(tǒng)：基于全自動托架的自動鉆鉚系統(tǒng)、龍門式自動鉆鉚和內(nèi)外雙機(jī)器人筒段鉆鉚系統(tǒng)?；谌詣油屑艿淖詣鱼@鉚系統(tǒng)有C框和D框這兩種形式，其由全自動托架的五坐標(biāo)定位系統(tǒng)和自動鉆鉚機(jī)組成。典型的自動鉆鉚機(jī)通常是由設(shè)備本體和具有上下鉆鉚功能的執(zhí)行器來組成，功能強(qiáng)大。而全自動托架的自動鉆鉚系統(tǒng)主要運(yùn)用在飛機(jī)機(jī)翼壁板的裝配上。龍門式自動鉆鉚系統(tǒng)的組成部分有龍門式五坐標(biāo)定位系統(tǒng)、末端執(zhí)行器和柔性工裝。可以依據(jù)工件的擺放位置將其分為臥式和立式兩種類型。該系統(tǒng)還有一種特殊的形式機(jī)身半筒段環(huán)鉚系統(tǒng)，運(yùn)用的是圓弧狀的環(huán)形龍門結(jié)構(gòu)，適合對飛機(jī)壁板進(jìn)行鉆鉚后組成機(jī)身的半筒段。而內(nèi)外雙機(jī)器人筒段鉆鉚系統(tǒng)有兩套平行剛性支撐軌道，一套在產(chǎn)品的蒙皮外側(cè)，另一套則會伸入到產(chǎn)品內(nèi)部，并在上面各放置一套鉆鉚機(jī)器人。目前飛機(jī)自動化裝配中運(yùn)用的最關(guān)鍵的高新技術(shù)裝備就是飛機(jī)自動鉆鉚技術(shù)。

（二）柔性組件裝配

不同于以往剛性固定且手工化的飛機(jī)裝配，柔性的組件裝配是數(shù)字化、自動化、可移動的。在滿足低成本的制造要求下，柔性裝配技術(shù)可以快速的適應(yīng)并生產(chǎn)研制可重組的模塊化的先進(jìn)裝配，其特點(diǎn)是數(shù)字化、自動化和集成化，在現(xiàn)在飛機(jī)的裝配技術(shù)中歐式一個新的發(fā)展領(lǐng)域。飛機(jī)數(shù)字化裝配的柔性組件工裝就是在飛機(jī)裝配中，采用的基于協(xié)調(diào)產(chǎn)品數(shù)字量尺寸體系的一種模塊化、可自動調(diào)整重組的裝配，它可以提高工裝產(chǎn)品的變化能力，降低生產(chǎn)成本，縮短其準(zhǔn)備周期。按功能可以將柔性工裝系統(tǒng)的構(gòu)成劃分為兩大模塊：靜態(tài)框架和動態(tài)模塊，靜態(tài)框架模塊由標(biāo)準(zhǔn)件和連接件組裝形成，是已經(jīng)模塊化的框架，奠定了工裝系統(tǒng)的基礎(chǔ)，動態(tài)模塊要結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際需求來設(shè)計(jì)，因此其自由度多，可以運(yùn)用可調(diào)整的連接裝置將其附著在靜態(tài)框架上，再結(jié)合產(chǎn)品間不同的配置和動態(tài)模塊，使其適應(yīng)同類的產(chǎn)品需求。作為飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配系統(tǒng)中的重要組成部分，柔性組件裝配的工作原理是：在柔性工裝中上裝并夾好裝配部件，在待裝配件的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行光學(xué)靶鏡的安裝，并通過運(yùn)用該系統(tǒng)對激裝配件上測量到的的光學(xué)目標(biāo)點(diǎn)的具體位置進(jìn)行控制，通過數(shù)據(jù)處理進(jìn)行信息傳遞，然后載進(jìn)行分析和解算，對其裝配件裝配位置的修正值進(jìn)行把握。通過運(yùn)動控制系統(tǒng)將修正值傳遞，在驅(qū)動柔性工裝定位裝置后，實(shí)現(xiàn)裝配件的精確定位。

（三）數(shù)字化測量技術(shù)

1.激光跟蹤儀

激光跟蹤測量儀一開始是進(jìn)行汽車裝配的設(shè)計(jì)，但其性能優(yōu)越，就開始運(yùn)用到航空領(lǐng)域。在進(jìn)行大尺寸空間坐標(biāo)測量時，激光跟蹤儀的測量精度高，可以達(dá)到5×10-6的精度。激光跟蹤測量儀進(jìn)行工作運(yùn)行時，由光源出發(fā)的激光束，在經(jīng)過兩個旋轉(zhuǎn)鏡后，就會投向反射器。而反射回來的一部分光會在參考光的干涉下對反射鏡的相對位移進(jìn)行測量，另一部分光則會投向感應(yīng)器，將差動信號輸?shù)今R達(dá)中，通過控制旋轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角，保證激光束可以一直指向反射鏡的中心。

2.三維激光掃描

該技術(shù)主要用來對現(xiàn)存的所有大小物體進(jìn)行數(shù)字化的快速掃描，有這些特點(diǎn)：對于空間現(xiàn)存物體的三維數(shù)字化信息可以進(jìn)行快速的獲取，并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，對需要測量的物體進(jìn)行三維測量和分析；掃描速度快且精度高；由于其運(yùn)用的是紅外激光，在沒有光亮的條件下就可以進(jìn)行影像和座標(biāo)數(shù)據(jù)的獲??；將單點(diǎn)測量嗨為面式和體式測量；快速獲取三維物體的影像和方位信息。

三、結(jié)語

目前數(shù)字化測量技術(shù)在國內(nèi)的大型數(shù)字化項(xiàng)目開始有了應(yīng)用和實(shí)施，在近些年來也應(yīng)用在飛機(jī)裝配技術(shù)中來，在飛機(jī)部件裝配的各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行使用，并將其運(yùn)用到技術(shù)、生產(chǎn)和質(zhì)保體系中來，保證其每個環(huán)節(jié)的精度和數(shù)字化。在飛機(jī)裝配領(lǐng)域中運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，在保證飛機(jī)裝配準(zhǔn)確度的同時，也提高了其生產(chǎn)效率，推動了飛機(jī)裝配領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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