飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用

2015-12-13刘洋

中国新技术新产品 2015年18期

刘洋

（沈阳飞机工业（集团）有限公司 34厂，辽宁沈阳 110034）

飞机装配是飞机制造中的重要环节，随着科技的进步，国外大型飞机制造商应用新科技突破了传统的装配方法，通过采用基于单一产品数据源的数字量尺寸协调体系，并同采用装配仿真和虚拟现实技术等虚拟制造技术和并行工程来对大飞机的装配过程予以优化，并通过采用柔性装配方式来对大飞机进行自动化装配，从而极大的提高了飞机的装配效率与质量，是今后一段时间内飞机装配发展的重点。

1 飞机柔性装配技术简介

柔性装配技术是在电子、自动化技术的基础上发展起来的一种对于飞机快速研制需求相适应的低成本且能进行模块化装配的飞机装配技术，其结合了数字化、自动化的优点，将飞机装配模拟应用于飞机的制造中，提高了飞机装配的精确度。相较于传统的飞机装配技术，柔性装配突破了以往的固定的、刚性的不足，使得装配向着自动化、数字化等的方向发展，对于飞机的装配有着十分重要的意义。柔性装配技术最早是应用于播音777飞机的装配中的，通过采用柔性装配技术，在飞机的装配中采用三维模拟的方式进行预装配和并行工程，在提高飞机装配速度同时降低了装配成本，现今，柔性装配技术被应用于各大飞机制造商的飞机装配中。

1.1 飞机大部件的柔性装配。随着装配技术的发生，现今的柔性装配技术已经向着自动化的装配工装、模块化的交给你单元以及数字化的定位以及离线编程与仿真软件等的方向发展。在飞机的装配中，采用分散式机身结构环形装配的工装，使用现今的数字定位技术来取代原来的机械定位工作，从原来的人工装配方式向数字化的装配方式发展。此种技术已经应用于大飞机机身的装配中，具有非常重要的现实意义。

1.2 飞机柔性装配中的定位和打孔技术。柔性定位技术是依靠大量的数字检测设备来进行定位装配的，此种技术极大的依赖精密的测量设备，其中自定位技术定位准确但效率较低，适用于机型研发时使用。对于飞机装配中的制孔多采用的是柔性制孔技术。为了提高飞机的装配效率，在飞机的制孔技术中采用的是自动化制孔技术，其能够进行批量化的生产大型结构件，具有生产效率、质量较高的特点，尤其是现今在飞机制造中大量采用复合材料、钛合金等加工较为困难的材料，从而使得飞机的制孔难度大幅提高，使用自动化柔性制孔技术可以有效的解决这一难题，现今在国外的飞机制孔中多采用这一技术。

1.3 飞机总装柔性对接技术。在飞机的总装环节，由于柔性装配技术的应用，其装配从原来的固定装配转变为由数字控制的柔性装配，其主要是由采用数字控制的千斤顶与先进的测量定位设备等所组成的数字柔性装配对接平台，此平台具有装配定位精度较高且可以根据实际需要对其进行精确的动作控制，具有较高的精度与可控性，并能良好的适应各种尺寸的飞机装配，通过此平台的使用可以极大的提高飞机的装配效率与装配质量。此种装配对接平台已经在国外大型飞机制造厂商中得以应用，其定位形式可以分为以下3种：（1）柱式结构，此种定位结构的形式较为类似Pogo柱的形式实现对于飞机的定位和支撑，每台定位装置依靠伺服控制系统实现在X/Y/Z三个方向的控制，通过在飞机制造中采用几台就可以实现对飞机大部段的精确定位；（2）塔式结构，此种结构相较于柱式结构在承重力方面具有较大的优势，其采用的是伸缩臂侧面调整的方式，具有较强的可操控性；（3）混合定位方式，此种定位方式被应用于787飞机的装配中，相较于以上两种方式，此种方式是依靠托架与装配机体进行连接，实现对于机体的自动调整，且受力较为均匀，适用于大型复合材料机体的装配。

2 数字化测量技术

柔性装配技术依赖于数字化的精确定位测量来实现对于位置的精确定位，在柔性测量系统中采用的是激光跟踪测量与室内GPS测量两种方式，其中激光跟踪测量系统具有测量范围大、精度高且机动性强等特点。而室内GPS系统则多用于对大部件的大范围空间定位的问题，其通过在室内建立起空间坐标系统，方便于后期的定位测量。

3 飞机柔性装配技术在我国的应用

我国的飞机制造技术在零部件的制造与设计方面发展迅速，实现了飞机零部件的三维化设计、制造，当时在飞机装配技术方面还是与国外存在着一定的差距，其主要存在于以下几个方面：（1）在飞机产品的设计之处对于柔性装配缺乏相应的考虑，从而使得柔性装配应用较为困难，（2）对于基于MBD的数字化装配工艺规划与管理技术缺乏系统性的研究，从而使得柔性装配技术进展缓慢，其中对于工艺设计存在与二维设计与三维设计的中间，使得其与数字化产品的设计衔接不当，无法适应数字化柔性装配的要求。（3）缺乏相应的数字化检测技术的支撑，柔性装配技术需要依赖于数字化检测设备的测量，现今我国在这一方向的应用较为缓慢，检测效率较低。（4）柔性装配装备的研发生产的欠缺也使得柔性装配技术缺乏相应配套的柔性装配生产线。

4 飞机的柔性装配

飞机的柔性装配是一项系统性的工程，其对于数字技术的应用贯穿于飞机装配的全过程，其中飞机的装配过程可以分为4个阶段：设计、准备、装配以及测试。在以上各个环节都需要相应的关键技术对飞机装配予以支撑，同时在装配之前需要对这个装配的全过程进行仿真和校验，确保装配过程中的工装、制孔以及铆接、送料等环节的可行性与可靠性与精确性。