周華
【摘??要】本文從基于自動對接裝配技視角出發(fā),論述了航空裝配生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)?;诤娇昭b配生產(chǎn)線的建設是一個復雜系統(tǒng)工程,其在構(gòu)建過程中和驗證過程中需要參考系統(tǒng)工程和智能制造實施方法論。因此,系統(tǒng)工程和智能制造是未來飛機自動裝配生產(chǎn)線需要加大研究的方向。
【關(guān)鍵詞】飛機;大部件;自動對接;裝配技術(shù)
前言
當今航空工業(yè)迅猛發(fā)展,飛機的研制任務日益增多,航空運輸業(yè)的快速發(fā)展帶來新型飛機需求量的急劇增長,傳統(tǒng)的機庫式飛機裝配模式,各個工序之間相互影響、互相牽制,直接影響物料、人員、設備、工具等的高效使用,導致現(xiàn)場問題反饋和處理緩慢、裝配周期長,這樣的裝配模式已無法適應現(xiàn)代飛機快速研制的要求。為滿足新的業(yè)務需求和挑戰(zhàn),一種基于精益制造的先進航空自動裝配生產(chǎn)線應運而生。
1飛機制造中測量技術(shù)的發(fā)展及應用
1.1飛機制造的數(shù)字化測量技術(shù)
隨著測量技術(shù)和測量設備的快速發(fā)展,許多高效率、高精度的飛機數(shù)字化測量技術(shù)在飛機制造領域得到廣泛的應用。一些光學檢測技術(shù)取得較大發(fā)展,其相關(guān)的儀器設備,如全站儀、水準儀、GPS接收機、數(shù)字掃描儀、激光雷達掃描測量系統(tǒng)、激光跟蹤儀、機器視覺測量系統(tǒng)等已普遍應用在國內(nèi)外許多飛機制造領域。對于一些大飛機、特種飛機,傳統(tǒng)的測量方法已無法滿足其精度要求,數(shù)字化集成的測量技術(shù)得到快速的發(fā)展和應用,尤其是采用數(shù)字化測量系統(tǒng)與自動調(diào)姿控制系統(tǒng)組合的方式,不僅可以克服測量范圍大、測量次數(shù)多而精度低的矛盾,還可以快速獲得測量結(jié)果,不僅加快了工作效率,還大大提高了飛機對接精度及裝配質(zhì)量。
1.2數(shù)字化測量技術(shù)在裝配中的應用
飛機的裝配過程大致可以分為以下幾個階段,從最初的產(chǎn)品設計、工藝方案的確定、工藝準備、大部件生產(chǎn)、大部件對接裝配和全機總裝等過程許多飛機,在部件裝配過程中,大量采用數(shù)字化滑軌爬行機器人自動鉆鉚技術(shù),裝配夾持工裝和鉆鉚設備從結(jié)構(gòu)和功能上集成一體,而且自動化程度越來越高,形成大規(guī)模的飛機部件數(shù)字化自動鉆鉚裝配生產(chǎn)線;在總裝過程中,采用柔性數(shù)字化裝配系統(tǒng),集成工裝和測量系統(tǒng),實現(xiàn)飛機姿態(tài)調(diào)整和測量系統(tǒng)的融合,飛機的數(shù)字化裝配大幅減少了飛機裝配所需的工裝數(shù)量和種類,如AG600飛機總裝型架,采用柔性支撐定位系統(tǒng)工裝,是飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)的典型代表,通過在飛機機身上設置測量點,通過激光跟蹤儀測量這些測量接頭位置信息,轉(zhuǎn)化到飛機坐標系下進行比較分析,從而實現(xiàn)對飛機各部段對接時的狀態(tài)調(diào)整。此數(shù)字化柔性調(diào)節(jié)工裝大大減少協(xié)調(diào)標準工裝、定位工裝、測量工裝、檢測工裝的數(shù)量。
2三大部段對接及測量方案介紹
2.1AG600對接方案介紹
AG600飛機全機結(jié)構(gòu)大部件:機頭、中機身、后機身、機翼,柔性支撐定位裝置主要是用于完成三大機身部段、機翼(先裝中央翼)的對接工作。每個部段上分別設置4個工藝接頭,工藝接頭不但起到定位測量姿態(tài)調(diào)整的作用,還起到部段吊運、與工裝連接的功能。工藝接頭連接采用的是球頭結(jié)構(gòu),柔性裝配定位系統(tǒng)采用的是球窩結(jié)構(gòu),通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)同步升降的調(diào)節(jié)功能,通過手動絲杠調(diào)節(jié)實現(xiàn)手動微調(diào)功能。本文主要介紹三大部段的對接,首先把中機身吊裝在柔性支撐定位裝配系統(tǒng)上,通過測量中機身上的測量點和對接面上的測量點,進行調(diào)整姿態(tài),把中機身調(diào)到飛機理論位置;然后吊裝機頭,通過測量機頭上的測量點位置和對接面的筒型周邊設置測量點,把機頭調(diào)整到理論對接安裝位置的Y向400mm(長桁搭接為300mm,給定100mm的安全距離)的位置,通過柔性支撐定位裝配系統(tǒng)實現(xiàn)飛機的機頭向中機身方向水平移動400mm,這時進行兩大部段的對接;最后,后機身吊裝到柔性支撐定位裝配系統(tǒng)上,通過測量后機身上的測量點位置和對接面的筒型周邊設置測量點,把后機身調(diào)整姿態(tài)到可裝配狀態(tài)Y向遠離中機身400mm的距離,然后通過柔性支撐定位裝配系統(tǒng)實現(xiàn)飛機的后機身向中機身方向水平移動400mm,這時進行后機身與機身的對接,到此實現(xiàn)三大部段的對接裝配工作。
2.2AG600對接測量方案介紹
機身的裝配測量分左、右兩側(cè),本測量方案將機身左側(cè)的測量方法進行詳細說明,而機身右側(cè)的測量方法則與機身左側(cè)測量方法相同即可。機身左側(cè)的整個測量過程需由跟蹤儀在4個不同位置上完成測量,其中位置1對機頭的姿態(tài)進行裝配測量;位置2對機頭和中機身進行裝配測量;位置3對后機身姿態(tài)進行裝配測量;位置4、5對中機身和后機身進行裝配測量;所有測量的理論坐標值與測量坐標值此處不做詳細分析。
2.3AG600對接過程測量儀器放置規(guī)劃
2.3.1定位跟蹤儀位置
確立跟蹤儀位置
(X=1000;Y=–400;Z=–2096.482),建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系,坐標系公差為±0.01mm,
2.3.2定位跟蹤儀位置
確立跟蹤儀位置(X=32835.625;Y=–6224.849;Z=–2096.482),建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系,坐標系公差為±0.01mm。
2.3.3定位跟蹤儀位置
確立跟蹤儀位置(X=32835.625;Y=–6224.849;Z=–2096.482),建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系,坐標系公差為±0.01mm。
2.3.4定位跟蹤儀位置
確立跟蹤儀位置(X=12966.616;Y=–3076.854;Z=–2096.482),建立坐標系。
結(jié)束語
飛機的裝配測量系統(tǒng)中,以激光跟蹤儀組建的測量系統(tǒng)以其高效率、高精度融合自動調(diào)姿系統(tǒng)等優(yōu)勢取代了傳統(tǒng)的測量方法,它代表了飛機制造裝配測量技術(shù)發(fā)展的方向。隨著飛機制造業(yè)的不斷發(fā)展,應用數(shù)字化裝配和激光跟蹤儀相融合的檢測方法的優(yōu)越性將不斷凸現(xiàn),實現(xiàn)從飛機產(chǎn)品設計到裝配的全數(shù)字量的傳遞。
參考文獻:
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(作者單位:中航飛機股份有限公司)