飛機(jī)數(shù)字化裝配定位技術(shù)分析

王文靜

摘 要 不同于普通的機(jī)械制造，飛機(jī)制造對(duì)于準(zhǔn)確度和外形的要求十分嚴(yán)格，在裝配過(guò)程中，由于飛機(jī)的空間緊湊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且零件與連接件很多，存在著裝配工作量大、協(xié)作困難的問(wèn)題，而隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在飛機(jī)的裝配過(guò)程中逐漸應(yīng)用了信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等數(shù)字化的裝配定位技術(shù)，使飛機(jī)裝配的質(zhì)量和效率得到很大提升。

關(guān)鍵詞 飛機(jī)；數(shù)字化裝配定位技術(shù)；技術(shù)分析

飛機(jī)裝配是將飛機(jī)的各零部件根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則進(jìn)行組合、連接，形成連接件等高級(jí)裝配件直到完成整個(gè)飛機(jī)的過(guò)程，在飛機(jī)制造過(guò)程中有著極其重要的地位。隨著時(shí)代的發(fā)展，飛機(jī)的裝配技術(shù)從以前的人工裝配、半自動(dòng)化、自動(dòng)化到現(xiàn)在的先進(jìn)的數(shù)字化裝配技術(shù)，飛機(jī)的裝配定位技術(shù)也變?yōu)榱藬?shù)字化和柔性化，本文主要探討了飛機(jī)數(shù)字化裝配定位技術(shù)。

1 數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)技術(shù)方案

1.1 立柱組合式技術(shù)方案

立柱組合式定位裝置能夠同時(shí)夾持蒙皮和長(zhǎng)桁，立柱組合式數(shù)字化裝配定位平臺(tái)的基礎(chǔ)是型架骨架，不同于傳統(tǒng)的型架骨架的是其上沒(méi)有原來(lái)的定位器、蒙皮擋件、壓緊器和內(nèi)型卡板等裝置，而是直接在型架骨架底座上固定立柱組合式機(jī)械隨動(dòng)定位裝置，因此它能夠在水平和豎直兩個(gè)方向上進(jìn)行蒙皮和長(zhǎng)桁的相互移動(dòng)，這樣組成的立柱組合式數(shù)字化裝配定位平臺(tái)能夠更好地實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)蒙皮和長(zhǎng)桁進(jìn)行精確定位[1]。

1.2 十字架支臂式技術(shù)方案

十字架支臂式裝配定位裝置能夠在水平和豎直兩個(gè)方向上對(duì)長(zhǎng)桁進(jìn)行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)長(zhǎng)桁的空間定位。十字架支臂式數(shù)字化裝配定位平臺(tái)的基礎(chǔ)也是型架骨架，但是它和立柱組合式有一定的區(qū)別，該骨架只去除了原型架骨架上的壓緊器和定位器等，卻保留了蒙皮擋件和內(nèi)型卡板等裝置，并在型架骨架上固定十字架支臂式機(jī)械隨動(dòng)定位裝置。十字架支臂式數(shù)字化裝配定位平臺(tái)能夠?qū)﹂L(zhǎng)桁等零件進(jìn)行精確的定位，還能通過(guò)蒙皮擋件和內(nèi)型卡板等裝置有效定位蒙皮。

2 數(shù)字化裝配定位技術(shù)分析

2.1 基于齊次坐標(biāo)變換裝配定位原理

根據(jù)國(guó)家對(duì)飛機(jī)裝配過(guò)程中的設(shè)計(jì)要求和相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在飛機(jī)裝配過(guò)程中，首先要確保零件的形狀、大小、運(yùn)動(dòng)方向和速度等空間姿態(tài)即零件位資滿足飛機(jī)裝配的條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行零件的連接和裝配，其次應(yīng)將參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將零件向空間中相應(yīng)的規(guī)定的位置上進(jìn)行移動(dòng)。所以數(shù)字化裝配定位平臺(tái)的工作，就是先建立飛機(jī)的空間坐標(biāo)系，然后在空間坐標(biāo)系內(nèi)通過(guò)定位機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)空間坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滿足設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的零件空間位資[2]。

2.2 數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)的集成控制

數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)的集成控制是指在數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)的工作過(guò)程中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)把需要的定位信息傳遞給定位系統(tǒng)的控制平臺(tái)，系統(tǒng)控制平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行整理、計(jì)算和分析，然后把控制信息傳遞給PLC可編程控制器，利用PLC將其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信息，再利用定位驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)對(duì)零件進(jìn)行定位，在進(jìn)行這一步的同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)光學(xué)測(cè)量?jī)x器實(shí)時(shí)測(cè)量零件定位情況，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，最后得到相應(yīng)的零件定位具體補(bǔ)償信息數(shù)據(jù)，以此來(lái)準(zhǔn)確定位飛機(jī)零件。在集成控制系統(tǒng)中，主要包括設(shè)備網(wǎng)、控制網(wǎng)和以太網(wǎng)等結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)是以TCP/IP傳輸控制協(xié)議作為相關(guān)傳輸協(xié)議的開(kāi)放型先進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)。它的工作原理是數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)的集成控制平臺(tái)的計(jì)算機(jī)利用以太網(wǎng)和局域網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)庫(kù)將該系統(tǒng)與其他相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零件裝配的準(zhǔn)確定位，因此集成控制平臺(tái)的計(jì)算機(jī)必須配備10/100M自適應(yīng)的相關(guān)以太網(wǎng)接口，以便其能自由的連入以太網(wǎng)，為飛機(jī)的數(shù)字化裝配定位技術(shù)提供基礎(chǔ)的設(shè)備保障。設(shè)備網(wǎng)是開(kāi)放型的標(biāo)準(zhǔn)化通信網(wǎng)絡(luò)，它能夠在沒(méi)有中間輸入和輸出系統(tǒng)的情況下，將現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備與PLC可編程控制器相連接，只需要利用一些零件比如一根電線等就可以把PLC可編程控制器連接在智能化裝置中，比如傳感器和變頻器以及按鈕等智能化設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)零件裝配的準(zhǔn)確定位。

2.3 數(shù)字化的柔性裝配工裝技術(shù)

飛機(jī)在裝配過(guò)程中應(yīng)該首先固定零部件對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，然后再進(jìn)行零部件的連接和裝配，從而確保飛機(jī)制造的準(zhǔn)確度和飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)外形符合標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)所應(yīng)用的工裝系統(tǒng)是以數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系為基礎(chǔ)的，它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化裝配和模塊化重組。在裝配過(guò)程中應(yīng)用數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)，不需要使用飛機(jī)零件裝配的傳統(tǒng)型架，能夠傳遞產(chǎn)品信息數(shù)字量，最終能提高飛機(jī)裝配的質(zhì)量和效率。數(shù)字化柔性裝配工裝通常包括靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩個(gè)模塊，靜態(tài)模板是數(shù)字化裝配平臺(tái)的基礎(chǔ)，也是裝配型架的重要框架，動(dòng)態(tài)模板包含機(jī)械隨動(dòng)的定位設(shè)備和內(nèi)型卡板等，靜態(tài)模板是動(dòng)態(tài)模板創(chuàng)建的基礎(chǔ)，在實(shí)際裝配過(guò)程中應(yīng)將靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模塊利用可調(diào)轉(zhuǎn)換器連接起來(lái)。以飛機(jī)機(jī)身壁板的零件裝配為例，對(duì)它而言，裝配過(guò)程要將內(nèi)型卡板和靜態(tài)模板用螺栓連接來(lái)定位蒙皮，將機(jī)械隨動(dòng)的定位設(shè)備和靜態(tài)模板用螺栓連接來(lái)定位長(zhǎng)桁，還要利用光學(xué)測(cè)量和誤差補(bǔ)償系統(tǒng)確保蒙皮和長(zhǎng)桁的裝配精度。

2.4 數(shù)字化裝配的定位技術(shù)

數(shù)字化定位技術(shù)的原理是通過(guò)數(shù)字量傳遞，再與光學(xué)測(cè)量和誤差補(bǔ)償技術(shù)結(jié)合，以加強(qiáng)飛機(jī)裝配的定位精度。數(shù)字化裝配技術(shù)是利用誤差補(bǔ)償、數(shù)字化集成自動(dòng)控制和光學(xué)檢測(cè)等技術(shù)進(jìn)行飛機(jī)裝配。飛機(jī)的功能要求不只是堅(jiān)固，同時(shí)為了在高空平穩(wěn)飛行，必須盡量減少質(zhì)量，因此很多飛機(jī)的零件都是易變形、剛性差、尺寸大的鉑金件，零件裝配的準(zhǔn)確度將會(huì)直接影響飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)外形，所以必須應(yīng)用數(shù)字化裝配定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的精確裝配定位[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)是我國(guó)航空領(lǐng)域極其重要的部分，雖然我國(guó)對(duì)飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)研究的投資從未停止，但到目前它還存在很多不足，飛機(jī)的數(shù)字化裝配定位技術(shù)設(shè)計(jì)到多個(gè)領(lǐng)域、學(xué)科的綜合應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，能確保飛機(jī)的外形和質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，能提高零件裝配的精確度和效率，進(jìn)而提高飛機(jī)制造的效率，對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也能起到作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王會(huì)周.飛機(jī)數(shù)字化裝配定位技術(shù)[J].通訊世界，2015，（18）：261-261，262.

[2] 王良.淺析飛機(jī)數(shù)字化裝配定位技術(shù)[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016，（24）：34.

[3] 鄭文利.飛機(jī)數(shù)字化裝配定位技術(shù)研究[J].科技視界，2017， （36）：111，106.