飛機數字化裝配技術的發(fā)展與應用

石新

【摘??要】數字化技術在飛機發(fā)動機裝配中的應用提高了對接安裝的精確性和可操作性，為此本文研究飛機發(fā)動機數字化對接安裝工藝，介紹數字化對接安裝工藝優(yōu)勢、工藝構成、工藝難點，并給出數字化對接安裝規(guī)劃設計方案。總結飛機發(fā)動機數字化裝配經驗，供相關人員參考借鑒。

【關鍵詞】飛機;數字化裝配技術;應用

前言

數字化裝配工藝系統不僅是一個獨立的三維裝配工藝設計工具，還可實現與各種管理系統的集成和信息共享，包括PDM系統、ERP系統和MES系統，可從管理系統中獲取三維模型進行三維工藝設計，同時將工藝設計的結果直接發(fā)布到MES系統上，實現設計、工藝、制造的鏈接。

1數字化工藝平臺關鍵技術

1.1模型輕量化轉化

數字化裝配工藝設計是在三維模型基礎上進行設計的，完整的三維模型有很多信息對裝配工藝設計作用不大，當復雜三維模型加載時會花費較長時間，有時出現顯示問題，用輕量化模型可以大大加快計算速度，改進操作性能，使配置過程設計的操作更流暢。本數字化工藝系統提供的三維模型轉換工具可以將模型進行批量轉換，大大節(jié)約時間。

1.2三維裝配工藝規(guī)劃

裝配工藝規(guī)劃是裝配過程的重要環(huán)節(jié)，裝配順序和裝配路徑直接關系產品的可裝配性、裝配質量和裝配成本。根據三維模型結構，通過虛擬裝配環(huán)境，規(guī)劃產品的裝配工藝流程和裝配活動，通過對產品裝配拆卸過程的仿真，驗證裝配順序設計的合理性。下面就飛機發(fā)動機數字化裝配工藝進行探討。

2飛機發(fā)動機數字化對接安裝工藝難點

飛機發(fā)動機裝配作業(yè)系統化程度非常高，裝配過程復雜，在裝配過程中涉及到大量的零部件。由于發(fā)動機裝配質量直接關系到飛機發(fā)動機性能的發(fā)揮及運行安全，因此對其裝配過程的要求非常嚴格。裝配過程中各道工序必須充分協調、聯系，以此來保證發(fā)動機裝配質量。在部分飛機發(fā)動機裝配項目中，裝配順序非常靈活，以往采用人工裝配的方式需要涉及到較多的作業(yè)人員，工序繁雜，受到人員行為、作業(yè)環(huán)境等因素的影響，發(fā)動機安裝位置及姿態(tài)誤差過大、需反復調整、發(fā)動機與機身結構相磕碰的問題時有發(fā)生，導致飛機發(fā)動裝配進度及質量受到嚴重影響。

數字化裝配技術的出現極大彌補了傳統裝配工藝不足，在裝配精度、效率、經濟性上都得到明顯改善。從目前技術發(fā)展水平上看，主要問題依然集中在安裝調姿上。安裝過程中，要求發(fā)動機與飛機機身安裝倉的軸線位置始終重合，此外還需調整發(fā)動機繞軸線的轉動，并將發(fā)動機平穩(wěn)推進安裝倉。在數字化裝配過程中，要求系統能夠實現對發(fā)動機6個空間自由度位置及姿態(tài)的精準控制，并對整個作業(yè)過程中發(fā)動機位置及姿態(tài)數據進行監(jiān)督和記錄。

3飛機發(fā)動機數字化對接安裝規(guī)劃設計

3.1規(guī)劃設計要點

我國飛機發(fā)動機數字化安裝對接工藝研究起步較晚，在之后的規(guī)劃設計中，應重點關注以下內容：①由我國自主研發(fā)的大型軍民航空器還處于研制階段，目前，對發(fā)動機的需求量還無法得出準確的估計，因此在設計脈動總裝線時，建議采用模塊化的設計方案，完成工藝重構及檢測發(fā)展成熟后，再依照規(guī)劃進行大規(guī)模建設[3]。②飛機發(fā)動機脈動總裝流程可被總結為飛機整機調姿、發(fā)動機調姿安裝、安裝后檢查（主要進行姿態(tài)檢查和通電檢查），規(guī)劃設計需重點關注該流程中的調姿和檢查環(huán)節(jié)，并對二次裝配過程中，各零部件的識別和存放方式進行創(chuàng)新。③飛機發(fā)動機裝配生產線需與發(fā)動機的具體型號相適應，隨著新型發(fā)動機研發(fā)任務的深入，型號更換、結構調整等工作頻繁開展，此時就需要總裝脈動線進做出一定的調整以適應新的發(fā)動機裝配需求。想要實現不同規(guī)格、型號的發(fā)動機在同一生產線上進行裝配，提高總裝線的靈活性是關鍵。例如，融入多種用途的柔性工裝，以降低工裝存儲空間，滿足柔性裝配、靈活裝配的需求。同時，將下線功能及修理系統的完善考慮到規(guī)劃設計當中。

3.2總裝脈動生產線發(fā)動機安裝案例

以大型飛機發(fā)動機裝配為例，對一種新型的發(fā)動機裝配系統進行介紹。基于數字化技術的大型飛機發(fā)動機安裝徹底打破以往以鋼絲繩吊裝發(fā)動機的形勢，消除發(fā)動機吊裝過程中因柔性擺動而導致的發(fā)動機安裝位置難以控制、安裝精度不足的問題，真正實現可控的數字化發(fā)動機調姿過程。目前被提出的新型數字化裝配系統結合剛性提升結構、支撐系統、數字化調控系統、氣懸浮柔性補償等模塊，依照發(fā)動機與吊掛之間的連接形式，將前端主交點設計為鉛錘銷軸與球鉸連接，預留間隙有限;將后端設計為插頭與插耳連接，預留單邊縫隙2mm，以提供更大的運動靈活性。飛機發(fā)動機快速、精準對接可通過對兩交點依次進行精確調姿，以前交點為主，在完成一個交點3準確對接之后，再對其他交點的對接姿態(tài)進行調整，其余自由度通過自動補償即可完成調姿。此外，該發(fā)動機裝配工藝還將發(fā)動機的運輸、調姿、對接、保護等工作相整合，在安裝安全性、便捷性上提升明顯，可用于大中型飛機發(fā)動機快速、精確對接。隨著相關技術的優(yōu)化和發(fā)展，該工藝將在飛機發(fā)動機裝配領域得到進一步的推廣。

結束語

在制造技術高速發(fā)展的今天，軍品制造業(yè)的信息化建設是提升軍工企業(yè)整體實力的必由之路。在產品設計和生產管理信息化發(fā)展相對成熟的同時，數字化裝配工藝技術應用成為企業(yè)發(fā)展的關鍵問題。數字化裝配工藝設計根據三維模型結構，通過在虛擬裝配環(huán)境下，實現了產品三維裝配工藝裝配過程的規(guī)劃和裝配過程的仿真，實現了可視化裝配指導，使裝配人員更容易理解裝配工藝，提高裝配效率和裝配質量;同時對于科研新品實現設計和工藝數據的交互、協同應用，在設計階段利用三維工藝設計提前分析發(fā)現產品的工藝問題，縮短了研制周期，為企業(yè)提升核心競爭力奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]田錫天，耿俊浩，唐健鈞，等.飛機三維數字化裝配工藝設計與管理技術[J].航空制造技術，2015，473（4）：51.54.

[2]郭具濤，梅中義.基于MBD的飛機數字化裝配工藝設計及應用[J].航空制造技術，2011（22）：74—77.

（作者單位：中航飛機股份有限公司）