基于某型机大部件数字化对接技术的研究及应用

2019-01-23穆尚琦付莉

中国设备工程 2019年1期

关键词：定位器托架客舱

穆尚琦，付莉

（1.江西洪都商用飞机股份有限公司；2.江西洪都航空工业股份有限公司，江西南昌 330000）

传统的飞机多应用刚性的工装实现大部件的对接，该方法通过工艺补偿来协调，对接精度较低、易导致部件对接差，无法通过实时调整部件位置来提高产品质量。

近年，随着制造业平的提高，对飞机大部件对接技术有了高质量、柔性、快速等方面的要求，各航空企业均在该方面开展了相应的应用研究，并取得了较高成绩。

本文以某型机机身上下半部及客舱地板的对接为对象，从部件对接系统初始位置的设定、测量环境的构建、柔性机构的调姿、部件位置的跟踪测量、部件自动对接等方面进行研究，并对飞机大部件数字化对接系统的功能和组成进行介绍。

1 部件数字化对接技术

某型机机身上下半部及客舱地板的对接控制系统主要由数控定位器、数字化测量系统和集成控制系统组成。

在此对接控制系统中，飞机部件不直接与数控定位器相连，这两者均与托架相连；数控定位器由4根分散的立柱组成，通过每根立柱上的伺服电机驱动托架在X、Y、Z 3个坐标系方向上移动，从而实现部件的位置调整。调整时，部件状态稳定，快速灵活，且可以实现多种产品的柔性定位。

数字化测量系统由能覆盖整个测量场的数字化测量设备和软件组成，如激光跟踪仪、激光雷达等。

集成控制系统集成有数字化测量数据处理系统、定位器控制系统等。

2 数字化对接技术的应用

某型机机身上、下半部及客舱地板，存在尺寸大、刚性不足、对接点较多等特点，为提高部件对接质量，实现部件对接柔性、快速等方面的要求，采用数字化对接技术实现机身上、下半部及客舱地板的对接装配。

2.1 部件对接工艺设计

某型机机身上、下半部及客舱地板对接时，先将客舱地板及其托架用数控定位器立柱上面4个点进行支撑，以厂房地面的地标点作为对接装配的基准，通过激光跟踪仪对客舱地板的托架上关键点进行测量，数控定位器的伺服电机驱动托架在X、Y、Z 3个坐标系方向上移动，调整位置后固定。再以客舱地板作为基准，将机身下半部及其托架用数控定位器立柱下面4个点进行支撑，通过激光跟踪仪对机身下半部托架上的关键点进行测量并调整位置，实现机身下半部及客舱地板的装配对接。

最后将客舱地板托架移除，仍以客舱地板作为基准，将机身上半部及其托架用数控定位器立柱上面4个点进行支撑，通过激光跟踪仪对机身上半部托架上的关键点进行测量并调整位置，实现机身上半部与下半部、客舱地板的装配对接。

2.2 对接系统初始位置的设定

某型机机身上、下半部及客舱地板对接前，需要对对接控制系统的初始位置进行设定：将厂房地面的地标点设为全机坐标系，通过测量地标点建立对接控制系统初始位置，作为对接装配的基准；通过测量各组件托架上关键点，调整数控定位器上的伺服电机，驱动托架在X、Y、Z 3个坐标系方向上移动，调整各托架位置。数控定位器和机体组件之间非直接接触，是通过托架进行连接，托架在全机坐标系内与机体各组件关联，成一连体，托架位置即组件位置。整个部件在对接过程中的定位精度由数字化测量系统、数控定位器的精度保证。

2.3 测量环境的构建

某型机机身上、下半部及客舱地板的对接测量，有测量空间广、对象尺寸大、精度要求高和难度大等特点，要实现准确对接，需先做好测量环境的构建，这样能顺利实现对接控制系统数字化测量的数据采集和传递，提高测量系统的精度，实现大部件的对接。

因此，在某型机机身上、下半部及客舱地板对接前，需先将厂房地面的地标点坐标系与全机坐标系拟合，作为大部件对接装配的基准；收集各大部件间准确的相对位置关系，整个对接过程都在地面的地标点坐标系下完成。

2.4 柔性机构的调姿

飞机大部件对接过程前，采用激光测量系统对部件托架关键点进行测量，并对部件对接面的关键点进行测量；在对接控制系统中根据测量数据构建出对接部件和托架的实际位置，分析、模拟部件和部件、托架和托架对接的最优路径，设定数控定位器立柱上支撑点的运动参数，控制伺服电机驱动托架和部件在X、Y、Z 3个坐标系方向，以及α、β、γ角的移动和调整，实现部件的对接。