宋杰

【摘 要】数字化装配技术的出现极大弥补了传统装配工艺不足，在装配精度、效率、经济性上都得到明显改善。从目前技术发展水平上看，主要问题依然集中在安装调姿上。在数字化装配过程中，要求系统能够实现对飞机6个空间自由度位置及姿态的精准控制，并对整个作业过程中发动机位置及姿态数据进行监督和记录。

【關键词】飞机;数字化;装配

前言

对接安装作业位于飞机装配的末端，安装质量在一定程度上决定了飞机运行的安全性和稳定性。相较于飞机研发，有关装配的技术水平比较滞后。数字化技术的发展和应用给装配技术创新带来新的切入点，有必要对相关工艺进行研究。

1飞机数字化对接安装工艺优势

首先，数字化对接安装工艺采用激光测量系统，定位飞机的位置和形态，对比分析后再以站位控制系统调整到指定位置。基于数字化技术的对接安装平台及调整定位装置的精确度极高，有效规避传统对接安装过程中需反复手动调整位置的麻烦，实现快速、精准定位。其次，飞机数字化对接安装平台中设置电动机构，发动机位置及姿态的调整依靠专门的数字化调整装置及定位装置完成，大大减轻作业人员的工作强度，安装对接工作自动化水平明显提升，节约人力资源成本。最后，数字化对接安装在精准测量的状态下进行，不涉及传统装配过程中依靠人眼及工作经验进行操作的过程，装配误差被控制在最小范围内，飞机装配质量和效率更高。

2数字化装配系统实现分析

2.1现状分析

1）新品研制设计与工艺设计缺少协同。目前，在设计完成并审签下发后，才开始进行工艺设计，因此对于设计阶段出现的装配干涉问题及装配工艺性问题不能提前发现。

2）新品的研制装配周期不能有效控制。由于设计及工艺设计不在一个平台上进行，且目前的工艺设计主要为二维装配工艺设计形式，因此在新品研制时特别是对于复杂产品的装配是否存在干涉、装配顺序是否合理等，均在实际装配过程中才能暴露出来，从而影响新品的研制进度。

1.2实现目标

1）引入新的工艺设计模式，基于三维工艺方法提升工艺设计能力，形成三维装配仿真动画，实现对装配工艺的理解更加透彻。

2）实现设计和工艺数据的交互和协同应用，在设计研制阶段，实现利用三维工艺设计提前分析发现产品的工艺问题，避免材料、工时的浪费，同时实现基于工艺BOM进行工艺设计和工艺资料管理。

3）实现工艺信息向生产制造过程的推送，从而实现集设计—工艺—制造为一体的数字化技术路线，同时实现可视化装配指导，避免错装、漏装，提高装配效率和装配质量。

3装配单元空间六自由度调姿路径规划技术

装配单元空间六自由度调姿的目的是为了定位，即确定装配单元在飞机坐标系内的位子。确定装配单元在飞机坐标系内的位姿后，需要将该姿态与设计数模进行比较，以确定其姿态的符合性。若装配单元实际测量的姿态不符合设计数模，则需要就其姿态进行调整，使其符合数模。从一个姿态到另一个姿态的变化，装配单元需要运动一定的路径。将装配单元想象成为一个质点，从一点到另外一点可以通过多个路径实现，其中一条路径是最优化的，选择这条最优化路径的过程就是调姿路径规划。

数字化装配平台完成各项装配操作。数字化对接安装工艺流程中的装配平台相较于传统平台新增以电力驱动的链条传动装置，在提高飞机装配精确性的基础上，减轻作业人员工作压力。在实际工作中，数字化装配平台需根据装配机型进行量身定做，借助数字化调整装置，对飞机位置、姿态进行自动调整，保证装配过程安全性和精确性。

数字化安装流程为：第一，飞机整机调姿。第二，飞机机调姿安装。将飞机吊装至指定调整位置并固定。激光测量系统与集成管理中心协同作业，计算当前飞机姿态调整所需的参数。管理中心依照得出的数据，向数字化装配平台中的调整装置下达调资指令，改变飞机方位。作业人员启动驱动按钮，传动系统将飞机向指定位置推进，进入接近发动机固定支架时，配合手摇方式进行慢速推进直至飞机达到指定位置[2]。固定飞机，集成管理中心向各子系统下达安装完毕指令，子系统恢复到初始状态，完成安装操作。第三，安装后检查。对飞机姿态的精确度进行检验，并进行通电检查，确保飞机装配达到相关技术要求。

4总装脉动生产线发动机安装案例

以大型飞机发动机装配为例，对一种新型的发动机装配系统进行介绍。基于数字化技术的大型飞机发动机安装彻底打破以往以钢丝绳吊装发动机的形势，消除发动机吊装过程中因柔性摆动而导致的发动机安装位置难以控制、安装精度不足的问题，真正实现可控的数字化发动机调姿过程。目前被提出的新型数字化装配系统结合刚性提升结构、支撑系统、数字化调控系统、气悬浮柔性补偿等模块，依照发动机与吊挂之间的连接形式，将前端主交点设计为铅锤销轴与球铰连接，预留间隙有限;将后端设计为插头与插耳连接，预留单边缝隙2mm，以提供更大的运动灵活性。飞机发动机快速、精准对接可通过对两交点依次进行精确调姿，以前交点为主，在完成一个交点3准确对接之后，再对其他交点的对接姿态进行调整，其余自由度通过自动补偿即可完成调姿。此外，该发动机装配工艺还将发动机的运输、调姿、对接、保护等工作相整合，在安装安全性、便捷性上提升明显，可用于大中型飞机发动机快速、精确对接。随着相关技术的优化和发展，该工艺将在飞机发动机装配领域得到进一步的推广。

结束语

飞机安装对接数字化有其必然性和必要性，有利于提高飞机机装配精度、降低装配难度并控制装配成本。数字化对接安装工艺的研发和应用极大填补了我国飞机自动化装配领域的空白，逐渐提高飞机装配能力与自主研发能力间的匹配程度，促进航空事业进一步发展。

参考文献：

[1]赵永涛.飞机数字化装配中工业机器人应用[J].数字通信世界，（10）：202-203.

[2]郭宝林.浅谈基于数字化技术的航空发动机装配[J].内燃机与配件，（18）：36-37.

（作者单位：中航飞机股份有限公司）