基于飛機(jī)裝配技術(shù)的質(zhì)量控制研究

蘇澤群

摘?要： 隨著科技的發(fā)展，時(shí)代的進(jìn)步，飛機(jī)裝配質(zhì)量要求越來越高，而飛機(jī)部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配難度大，一架飛機(jī)通常需要上百萬的標(biāo)準(zhǔn)件，但手工制造質(zhì)量穩(wěn)定性差，已經(jīng)逐漸無法滿足現(xiàn)代飛機(jī)生產(chǎn)對(duì)質(zhì)量的要求。飛機(jī)裝配的數(shù)字化、自動(dòng)化機(jī)械化已經(jīng)成為飛機(jī)裝配的必然趨勢(shì)。本文就現(xiàn)今飛機(jī)裝配所采用的數(shù)字化、自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)討論了數(shù)字化銑邊技術(shù)和自動(dòng)制孔技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 部件裝配;數(shù)字化;自動(dòng)化

【中圖分類號(hào)】V262?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）22-0196-01

引言：飛機(jī)裝配是將各零件或組合件按產(chǎn)品技術(shù)要求相互準(zhǔn)確定位，并用規(guī)定的連接方式裝配成部件或產(chǎn)品的過程，是形成飛機(jī)質(zhì)量特性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有手工操作為主、群體作業(yè)以及自動(dòng)化水平低的特點(diǎn)。在飛機(jī)裝配過程中，各部件外廓尺寸和重量都比較大，移動(dòng)調(diào)整比較困難，在整個(gè)裝配過程中占用較長的周期。而且部件裝配質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品的外形精度和最終裝配質(zhì)量，是整個(gè)裝配過程中復(fù)雜而又關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。我國在研制飛機(jī)過程中，部件裝配的特點(diǎn)更加突出、傳統(tǒng)的部件裝配技術(shù)已難以滿足飛機(jī)高質(zhì)量、高精度和快速研制的要求。因此，研究飛機(jī)裝配的技術(shù)，掌握飛機(jī)裝配的關(guān)鍵技術(shù)，盡快提高我國飛機(jī)裝配技術(shù)水平，對(duì)我國飛機(jī)的研制和生產(chǎn)具有重大意義。

1?飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)

飛機(jī)裝配過程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及飛機(jī)設(shè)計(jì)、工藝計(jì)劃、零件生產(chǎn)、部件裝配和全機(jī)對(duì)接總裝的全過程。飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)代軍、民用飛機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)綜合應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)字化定義，基于數(shù)字化標(biāo)工和協(xié)調(diào)技術(shù)、數(shù)字化模擬仿真技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、軟件技術(shù)、自動(dòng)化控制和機(jī)械隨動(dòng)定位等先進(jìn)技術(shù)，形成飛機(jī)數(shù)字化裝配集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)體主要結(jié)構(gòu)的數(shù)字化裝配及部件數(shù)字化對(duì)接總裝配工作，實(shí)現(xiàn)裝配過程中定位、調(diào)整、夾緊等工作的數(shù)字化控制。在研究、分析和總結(jié)國內(nèi)外先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)的基礎(chǔ)上，將飛機(jī)數(shù)字化裝配的內(nèi)涵概括為：以計(jì)算機(jī)硬件及軟件、接口設(shè)備、協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)手段，以信息的離散化表述、傳感、傳遞、處理、存儲(chǔ)、執(zhí)行和集成等信息科學(xué)理論及方法為基礎(chǔ)，以飛機(jī)快速研制和低成本制造為目標(biāo)，按照設(shè)計(jì)和技術(shù)的要求，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零件組合和連接的一種先進(jìn)制造技術(shù)，涉及飛機(jī)裝配的全過程，虛擬裝配以及柔性裝配都屬于數(shù)字化裝配技術(shù)的范疇，飛機(jī)數(shù)字裝配技術(shù)是數(shù)字化工裝設(shè)計(jì)、飛機(jī)數(shù)字化裝配工藝、數(shù)字化裝配定位、數(shù)字化測(cè)量與誤差補(bǔ)償、數(shù)字化連接及數(shù)字化的集成控制等多種先進(jìn)技術(shù)的綜合集成。數(shù)字化裝配技術(shù)在飛機(jī)裝配過程中實(shí)現(xiàn)裝配的數(shù)字化、柔性化、信息化、模塊化和自動(dòng)化，將傳統(tǒng)依靠手工或?qū)Ｓ眯图軍A具的裝配方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化的裝配方式，將傳統(tǒng)裝配方法下的模擬量傳遞模式改為數(shù)字量傳遞模式。

2?壁板類零件數(shù)字化銑邊

機(jī)械臂采購于德國庫卡公司，機(jī)械臂加裝采購于美國EI公司的光柵尺進(jìn)行機(jī)械臂坐標(biāo)軸位置校正。通過激光跟蹤儀建立工裝產(chǎn)品坐標(biāo)系，將工裝產(chǎn)品數(shù)模與實(shí)物坐標(biāo)系相結(jié)合。通過C-ctack 3D掃描儀對(duì)工裝產(chǎn)品坐標(biāo)擬合結(jié)果進(jìn)行校正。壁板安裝后，機(jī)械臂末端執(zhí)行器利用攝像頭掃描骨架邊緣，得出骨架邊緣數(shù)據(jù)并反饋于工裝產(chǎn)品數(shù)模中，機(jī)械臂末端執(zhí)行器根據(jù)實(shí)際骨架數(shù)據(jù)，對(duì)定位后的壁板進(jìn)行銑切，控制銑切量。后續(xù)根據(jù)實(shí)際銑切數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)械臂進(jìn)給參數(shù)，進(jìn)行壁板精修。經(jīng)機(jī)械臂加工的壁板類零件邊緣偏差不大于0.5mm，直線度不大于0.2mm，垂直方向偏差不大于5°。相對(duì)于手工銑切不論是加工精度還是加工穩(wěn)定性都有明顯的優(yōu)勢(shì)。上述加工過程為實(shí)驗(yàn)室初次加工流程，較為復(fù)雜，后續(xù)投入批產(chǎn)后，加工效率也比人工會(huì)有所提高。

3?骨架與壁板的自動(dòng)制孔

現(xiàn)今飛機(jī)部件裝配過程已經(jīng)部分采用自動(dòng)制孔技術(shù)，自動(dòng)制孔技術(shù)已經(jīng)日益成熟。先進(jìn)，自動(dòng)制孔孔位的定位技術(shù)主要分為兩種。一種為導(dǎo)孔成像技術(shù)，一種為全數(shù)據(jù)模擬技術(shù)。

導(dǎo)孔成像技術(shù)需工人現(xiàn)在肋骨上鉆制導(dǎo)孔，后工人將導(dǎo)孔反饋到壁板上。該方法具有穩(wěn)定性高、不受外界環(huán)境、工裝等外部因素干擾的優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是末端執(zhí)行器確定孔位需要攝像頭拍攝及后續(xù)數(shù)據(jù)處理。在攝像頭掃描過程中，攝像頭無法與孔完全對(duì)正，必然成一定的角度，掃描出來的孔為一橢圓，為得到圓心只能通過后續(xù)軟件修正，難度較高。平面類零件的偏差可以控制在0～0.2mm。全數(shù)據(jù)模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于制孔過程完全摒棄人工，是后續(xù)自動(dòng)制孔的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，提高精度。不需要攝像頭反饋數(shù)據(jù)，減少因角度、軟件計(jì)算而產(chǎn)生的誤差。缺點(diǎn)就是容易手外界因素影響，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、工裝變形、裝配應(yīng)力、末端執(zhí)行器壓緊力都會(huì)對(duì)制孔精度造成影響。

兩種制孔技術(shù)現(xiàn)同時(shí)存在對(duì)曲度較大零件制孔困難的問題，受限于激光反饋設(shè)備的影響，產(chǎn)品如果在10mm2范圍內(nèi)無法形成較為平整的平面，激光反饋設(shè)備得到的平面將與實(shí)際平面成一定的角度，從而影響孔的垂直度等。

兩種制孔方式用于合適的制件，可以得到較高精度的制成品。制孔位置精度在0.2mm以內(nèi)，垂直方向偏移量不超過5°，窩深偏差量0～-0.02mm，完全滿足飛機(jī)后續(xù)科研發(fā)展需求，采用上述技術(shù)進(jìn)行飛機(jī)裝配的飛機(jī)部件裝配質(zhì)量得到了極大的提高。

結(jié)語：飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配技術(shù)是今后飛機(jī)部件裝配發(fā)展的必然趨勢(shì)。飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配技術(shù)包括了數(shù)字化工裝設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化裝配工藝技術(shù)、數(shù)字化裝配定位技術(shù)、數(shù)字化測(cè)量與誤差補(bǔ)償技術(shù)、數(shù)字化連接技術(shù)及數(shù)字化集成控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)。飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配技術(shù)已經(jīng)在民機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了飛機(jī)的質(zhì)量?，F(xiàn)今，飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，這為飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化技術(shù)在軍機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用提供了必要的條件。這讓飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配技術(shù)在軍機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用成為可能。飛機(jī)數(shù)字化、自動(dòng)化裝配的部件質(zhì)量相較于傳統(tǒng)手工裝配有極大的優(yōu)勢(shì)，為提高飛機(jī)部件裝配質(zhì)量、滿足后續(xù)飛機(jī)制造要求提供了捷徑。

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