試論大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

李文權(quán)

摘要：為滿足大飛機數(shù)字化的發(fā)展需求，對大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)進行分析尤為重要。有鑒于此，本文通過對大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進行研究，希望對促進我國飛機制造行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：大飛機；數(shù)字化裝配；關(guān)鍵技術(shù)

引言：

所謂的大型飛機主要分為兩種：一種是起飛重量大于100噸的運輸飛機；另一種是座位數(shù)≥150的民航客機，一般情況下，民航客機的壽命可達9萬個小時，因而，這類飛機對于設(shè)計和裝配質(zhì)量提出了十分嚴格的要求。目前，飛機制造已經(jīng)初步實現(xiàn)了現(xiàn)代化和數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生了多種裝配技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了飛機的質(zhì)量和安全性能。因此，對大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進行分析，具有十分重要的意義。

一、飛機數(shù)字化發(fā)展概述

技術(shù)發(fā)展是推動飛機更新?lián)Q代的主要力量，也是確保新型飛機質(zhì)量和性能是關(guān)鍵。目前，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，飛機制造領(lǐng)域與信息技術(shù)相結(jié)合，推動了飛機數(shù)字化發(fā)展的進度，尤其是在飛機設(shè)計階段利用信息化和數(shù)字化技術(shù)，有利于提升飛機設(shè)計質(zhì)量，強化飛機的設(shè)計效果[1]。其次，飛機零件加工制造業(yè)也初步實現(xiàn)了數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，例如：數(shù)控機床零件加工車間的應(yīng)用就是其中的代表，利用計算機對零件加工進行管理，相較于傳統(tǒng)的人工管理，其優(yōu)勢十分明顯，可以說，數(shù)控車間的使用，開創(chuàng)了飛機數(shù)字化裝配的先河。飛機生產(chǎn)數(shù)量也顯著增加。例如：波音777就是數(shù)字化裝配生產(chǎn)的代表機型。智能化的裝配制造，更是飛機制造業(yè)未來的發(fā)展方向。我國大飛機數(shù)字化發(fā)展進度稍落后于國外，測量技術(shù)和測量設(shè)備是我國現(xiàn)階段研究的重點，同時也是我國實現(xiàn)飛機數(shù)字化發(fā)展的前提條件。

二、大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

（一）三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段在飛機裝配車間，二維圖形技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了普及應(yīng)用，二維圖形應(yīng)用的方向為展示裝配進度，例如：飛機裝配進度條、餅狀圖等，但是利用這種方式對裝配完成情況進行展示，效果相對較差，無法對展示內(nèi)容進行細化分解，例如：人們在餅狀圖上，僅能看到整體裝配完成情況，卻無法看到單一部件裝配完成情況，然而，這些不足可以被三維可視化技術(shù)有效解決，將該技術(shù)應(yīng)用于飛機裝配進度展示，不僅可以直觀展示出飛機裝配的完成情況，還能在虛擬環(huán)境下，采用不同的顏色，通過構(gòu)建三維模型的方式，對飛機裝配進度進行完美體現(xiàn)，其原理就是利用不同顏色代表不同的裝配組件。在進行展示過程中，需要將車間裝配任務(wù)作為依據(jù)，增強模型的簡化程度，然后將簡化后的數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合，就可以構(gòu)建出一個展示裝配進度的信息模型，系統(tǒng)會將該模型作為基礎(chǔ)，結(jié)合所采集的部件裝配狀態(tài)，為模型進行上色，以此來提高模型的視覺渲染效果，從而讓模型一目了然，人們可以在短時間內(nèi)了解飛機裝配的詳細情況。

三維模型簡化技術(shù)是構(gòu)建飛機裝配可視化模型的關(guān)鍵技術(shù)，由于飛機在制造過程中，需要裝配大量的零部件，為進一步強調(diào)飛機裝配可視化的效率，對三維模型進行簡化十分重要。簡化的內(nèi)容為兩點：一是對裝配結(jié)構(gòu)進行簡化；二是對結(jié)構(gòu)組件外形進行簡化和處理。

處理工藝數(shù)據(jù)。飛機數(shù)字化裝配有一套標準的工藝和流程，并且裝配任務(wù)和工藝存在密切的聯(lián)系，二者是互相對應(yīng)的關(guān)系。因此，對其進行動態(tài)性管理十分重要，而處理工藝數(shù)據(jù)就是實現(xiàn)動態(tài)管理的重要途徑。

飛機裝配進度模型的構(gòu)建。上述提到過飛機裝配進度信息模型由兩部分組成一是飛機裝配進度簡化模型；二是靜態(tài)生產(chǎn)信息。將二者有效的結(jié)合起來，即可完成飛機裝配進度信息模型的構(gòu)建。

（二）數(shù)字化測量技術(shù)

飛機裝配貫穿于飛機生產(chǎn)的始終，無論是在飛機設(shè)計階段，還是飛機試驗階段，飛機裝配都發(fā)揮著重要的功能[2]。可以說，飛機裝配是一項系統(tǒng)且長期的工程。傳統(tǒng)的型架定位裝配方法，已經(jīng)無法滿足飛機數(shù)字化發(fā)展的需要。不利于保證新型號飛機的裝配質(zhì)量和生產(chǎn)效率。近些年，各種先進的技術(shù)與飛機裝配技術(shù)相結(jié)合，形成了多種先進的裝配技術(shù)，常用的技術(shù)包括以下幾種：一是，數(shù)控裝配技術(shù)；二是，激光定位裝配技術(shù)；三是，機器人裝配技術(shù)。這些先進裝配技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使數(shù)字化測量技術(shù)成為了確保飛機裝配質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。在飛機數(shù)字化裝配過程中，應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)，可以對裝配設(shè)備和裝配工藝進行優(yōu)化，實現(xiàn)對加工參數(shù)的有效調(diào)整，在提高技術(shù)水平，降低裝配成本的同時，使大飛機數(shù)字化裝配的效果得到強化。

（三）自動鉆鉚技術(shù)

自動鉆鉚技術(shù)是大飛機數(shù)字化裝配的關(guān)鍵技術(shù)之一，其技術(shù)形式主要有以下兩種：一是結(jié)合柔性工裝設(shè)備，例如：機翼翼壁板機械柔性工裝，該工裝設(shè)備具有良好的開敞性，工作人員可以通過控制系統(tǒng)，對該工裝設(shè)備進行調(diào)控，從而實現(xiàn)飛機機翼的自動化裝配和鉚接；二是將該技術(shù)應(yīng)用于自動化裝配系統(tǒng)中，有利于提高系統(tǒng)的柔性。例如：波音公司在進行飛機機翼對接時，就應(yīng)用自動鉚接技術(shù)，開發(fā)了一次性裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可移動性和可拆卸性的特點，并且系統(tǒng)本身的重量較輕，便于移動，利用該鉚接系統(tǒng)，可以同時完成多個鉚接裝配任務(wù)?，F(xiàn)階段，自動化鉚接技術(shù)呈繼續(xù)發(fā)展的態(tài)勢，由于傳統(tǒng)鉚接系統(tǒng)應(yīng)用成本較高，因此，飛機制造行業(yè)正在研制并開發(fā)低成本的飛機裝配技術(shù)，目前已知的技術(shù)包括以下幾種：一是機器人鉚接裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以不利用柔性工裝設(shè)備，直接對飛機部件進行鉚接裝配，使裝配鉚接成本大幅度下降。二是誤差補償技術(shù)，誤差補償技術(shù)的功能在于確保自動化鉚接裝配的質(zhì)量，因為在自動化鉚接裝配過程中，鉚接裝配質(zhì)量會受到多種因素的影響，繼而會直接影響飛機質(zhì)量。但基于CAIAV5平臺開發(fā)的誤差補償技術(shù)，可以對各類影響因素進行分析，并建立誤差補償模型，為修正鉚接裝配的誤差，提供了理論和數(shù)據(jù)幫助。并且，還可以將補償數(shù)據(jù)進行處理整合，建立鉚接數(shù)據(jù)庫，從而使飛機鉚接裝配的效率和質(zhì)量得到提升。

結(jié)論：

綜上所述，大飛機裝配技術(shù)未來的發(fā)展方向就是數(shù)字化發(fā)展，對其大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)進行研究，具有十分重要的意義和價值。對數(shù)字化裝配技術(shù)進行研究，不僅要闡述其優(yōu)勢，更是要對關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容進行延伸，建立完整的技術(shù)體系，以強化技術(shù)的應(yīng)用效果，繼而確保飛機數(shù)字化裝配的質(zhì)量，推動飛機制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]宋利康，朱永國，劉春鋒，等.大飛機數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2016（05）：32-35+51.

[2]郭洪杰.飛機數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2015（17）：40-43.

（作者單位：中航飛機股份有限公司）