飛機大部件自動對接裝配技術(shù)（二）

馬國祥　王小利

【摘??要】飛機大部件智能裝配能力建設(shè)是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要采用科學的方法進行整體的規(guī)劃建設(shè)與全局的持續(xù)優(yōu)化。飛機大部件智能裝配能力建設(shè)涉及領(lǐng)域多、范圍廣，多學科、多專業(yè)交叉融合特點顯著，是一項復雜的系統(tǒng)工程。近年來，飛機智能裝配能力建設(shè)已實現(xiàn)相當程度的單點技術(shù)突破與應(yīng)用，但并未達到全局最優(yōu)，亟需采用科學的方法對智能裝配體系能力建設(shè)進行整體規(guī)劃與全局優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】飛機;大部件;自動對接裝配技術(shù)

前言

一代飛機，一代技術(shù)，現(xiàn)代飛機功能要求朝著超機動、超巡航、長壽命、高可靠、高隱身的方向發(fā)展。新一代飛機在材料、結(jié)構(gòu)、工藝、功能上都與上一代飛機有很大的差異，復合自動化、數(shù)字化裝配系統(tǒng)建設(shè)方面，以清華大學、浙江大學、中國航空制造技術(shù)研究院為代表的單位，面向新一代飛機裝配需求研發(fā)了飛機大部件對合、部件自動制孔等數(shù)字化裝配系統(tǒng)，解決了裝配過程中的瓶頸問題。裝配車間智能管控研究大多集中在智能裝配排產(chǎn)、倉儲管理與物流調(diào)度算法等方面，而對體現(xiàn)管控智能的基于大數(shù)據(jù)挖掘的自主決策分析、基于仿真模型的數(shù)字孿生技術(shù)方面的研究較少，也尚未實現(xiàn)成熟的工程應(yīng)用。

1飛機發(fā)動機數(shù)字化對接安裝工藝優(yōu)勢

首先，數(shù)字化對接安裝工藝采用激光測量系統(tǒng)，定位飛機發(fā)動機的位置和形態(tài)，對比分析后再以站位控制系統(tǒng)將發(fā)動機調(diào)整到指定位置?；跀?shù)字化技術(shù)的對接安裝平臺及調(diào)整定位裝置的精確度極高，有效規(guī)避傳統(tǒng)對接安裝過程中需反復手動調(diào)整發(fā)動機位置的麻煩，實現(xiàn)快速、精準定位。其次，飛機發(fā)動機數(shù)字化對接安裝平臺中設(shè)置電動機構(gòu)，發(fā)動機位置及姿態(tài)的調(diào)整依靠專門的數(shù)字化調(diào)整裝置及定位裝置完成，大大減輕作業(yè)人員的工作強度，安裝對接工作自動化水平明顯提升，節(jié)約人力資源成本。最后，數(shù)字化對接安裝在精準測量的狀態(tài)下進行，不涉及傳統(tǒng)裝配過程中依靠人眼及工作經(jīng)驗進行操作的過程，裝配誤差被控制在最小范圍內(nèi)，發(fā)動機裝配質(zhì)量和效率更高。

2飛機發(fā)動機數(shù)字化對接安裝工藝難點

飛機發(fā)動機裝配作業(yè)系統(tǒng)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(zhì)量直接關(guān)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(xié)調(diào)、聯(lián)系，以此來保證發(fā)動機裝配質(zhì)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(diào)整、發(fā)動機與機身結(jié)構(gòu)相磕碰的問題時有發(fā)生，導致飛機發(fā)動裝配進度及質(zhì)量受到嚴重影響。飛機發(fā)動機裝配過程帶有離散性、小體量等特點，近年來飛行設(shè)備不斷發(fā)展革新，發(fā)動機型號固定，其組建制造對精度的要求更高，型號相對單一可進行互換。在新型號發(fā)動機的裝配上，由于其裝配工藝設(shè)計尚未成熟，且無足夠的裝配經(jīng)驗可供參考，裝配過程不確定性因素更多，影響裝配質(zhì)量及效率。

3飛機發(fā)動機數(shù)字化對接安裝規(guī)劃設(shè)計

3.1規(guī)劃設(shè)計要點

我國飛機發(fā)動機數(shù)字化安裝對接工藝研究起步較晚，在之后的規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)重點關(guān)注以下內(nèi)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(shè)計脈動總裝線時，建議采用模塊化的設(shè)計方案，完成工藝重構(gòu)及檢測發(fā)展成熟后，再依照規(guī)劃進行大規(guī)模建設(shè)。②飛機發(fā)動機脈動總裝流程可被總結(jié)為飛機整機調(diào)姿、發(fā)動機調(diào)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(shè)計需重點關(guān)注該流程中的調(diào)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(chǎn)線需與發(fā)動機的具體型號相適應(yīng)，隨著新型發(fā)動機研發(fā)任務(wù)的深入，型號更換、結(jié)構(gòu)調(diào)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(diào)整以適應(yīng)新的發(fā)動機裝配需求。想要實現(xiàn)不同規(guī)格、型號的發(fā)動機在同一生產(chǎn)線上進行裝配，提高總裝線的靈活性是關(guān)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(tǒng)的完善考慮到規(guī)劃設(shè)計當中。

3.2總裝脈動生產(chǎn)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(tǒng)進行介紹?；跀?shù)字化技術(shù)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(xiàn)可控的數(shù)字化發(fā)動機調(diào)姿過程。目前被提出的新型數(shù)字化裝配系統(tǒng)結(jié)合剛性提升結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)、數(shù)字化調(diào)控系統(tǒng)、氣懸浮柔性補償?shù)饶K，依照發(fā)動機與吊掛之間的連接形式，將前端主交點設(shè)計為鉛錘銷軸與球鉸連接，預(yù)留間隙有限;將后端設(shè)計為插頭與插耳連接，預(yù)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(diào)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(diào)整，其余自由度通過自動補償即可完成調(diào)姿。

結(jié)束語

綜上所述，我國在智能裝配領(lǐng)域各單點技術(shù)域上緊跟國外研究成果，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)并取得重要成果，特別是以數(shù)字化裝配、裝配仿真為代表的智能裝配技術(shù)已實現(xiàn)工程應(yīng)用。然而，飛機大部件智能裝配能力建設(shè)涉及領(lǐng)域多、范圍廣，多學科、多專業(yè)交叉融合特點顯著，是一項復雜的系統(tǒng)工程，現(xiàn)階段單點技術(shù)突破與應(yīng)用并不等于全局最優(yōu)，如何采用先進的方法對智能裝配體系能力建設(shè)進行整體性規(guī)劃、全局性優(yōu)化，已迫在眉睫。

參考文獻：

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（作者單位：1.中航飛機漢中飛機分公司部件廠;2.中航飛機漢中飛機分公司制造工程部）