飛機(jī)柔性裝配方法在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

劉 洋

（沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 34廠，遼寧 沈陽 110034）

飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造中的重要環(huán)節(jié)，隨著科技的進(jìn)步，國外大型飛機(jī)制造商應(yīng)用新科技突破了傳統(tǒng)的裝配方法，通過采用基于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系，并同采用裝配仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等虛擬制造技術(shù)和并行工程來對(duì)大飛機(jī)的裝配過程予以優(yōu)化，并通過采用柔性裝配方式來對(duì)大飛機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化裝配，從而極大的提高了飛機(jī)的裝配效率與質(zhì)量，是今后一段時(shí)間內(nèi)飛機(jī)裝配發(fā)展的重點(diǎn)。

1 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)簡介

柔性裝配技術(shù)是在電子、自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種對(duì)于飛機(jī)快速研制需求相適應(yīng)的低成本且能進(jìn)行模塊化裝配的飛機(jī)裝配技術(shù)，其結(jié)合了數(shù)字化、自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，將飛機(jī)裝配模擬應(yīng)用于飛機(jī)的制造中，提高了飛機(jī)裝配的精確度。相較于傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配技術(shù)，柔性裝配突破了以往的固定的、剛性的不足，使得裝配向著自動(dòng)化、數(shù)字化等的方向發(fā)展，對(duì)于飛機(jī)的裝配有著十分重要的意義。柔性裝配技術(shù)最早是應(yīng)用于播音777飛機(jī)的裝配中的，通過采用柔性裝配技術(shù)，在飛機(jī)的裝配中采用三維模擬的方式進(jìn)行預(yù)裝配和并行工程，在提高飛機(jī)裝配速度同時(shí)降低了裝配成本，現(xiàn)今，柔性裝配技術(shù)被應(yīng)用于各大飛機(jī)制造商的飛機(jī)裝配中。

1.1 飛機(jī)大部件的柔性裝配。隨著裝配技術(shù)的發(fā)生，現(xiàn)今的柔性裝配技術(shù)已經(jīng)向著自動(dòng)化的裝配工裝、模塊化的交給你單元以及數(shù)字化的定位以及離線編程與仿真軟件等的方向發(fā)展。在飛機(jī)的裝配中，采用分散式機(jī)身結(jié)構(gòu)環(huán)形裝配的工裝，使用現(xiàn)今的數(shù)字定位技術(shù)來取代原來的機(jī)械定位工作，從原來的人工裝配方式向數(shù)字化的裝配方式發(fā)展。此種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于大飛機(jī)機(jī)身的裝配中，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 飛機(jī)柔性裝配中的定位和打孔技術(shù)。柔性定位技術(shù)是依靠大量的數(shù)字檢測(cè)設(shè)備來進(jìn)行定位裝配的，此種技術(shù)極大的依賴精密的測(cè)量設(shè)備，其中自定位技術(shù)定位準(zhǔn)確但效率較低，適用于機(jī)型研發(fā)時(shí)使用。對(duì)于飛機(jī)裝配中的制孔多采用的是柔性制孔技術(shù)。為了提高飛機(jī)的裝配效率，在飛機(jī)的制孔技術(shù)中采用的是自動(dòng)化制孔技術(shù)，其能夠進(jìn)行批量化的生產(chǎn)大型結(jié)構(gòu)件，具有生產(chǎn)效率、質(zhì)量較高的特點(diǎn)，尤其是現(xiàn)今在飛機(jī)制造中大量采用復(fù)合材料、鈦合金等加工較為困難的材料，從而使得飛機(jī)的制孔難度大幅提高，使用自動(dòng)化柔性制孔技術(shù)可以有效的解決這一難題，現(xiàn)今在國外的飛機(jī)制孔中多采用這一技術(shù)。

1.3 飛機(jī)總裝柔性對(duì)接技術(shù)。在飛機(jī)的總裝環(huán)節(jié)，由于柔性裝配技術(shù)的應(yīng)用，其裝配從原來的固定裝配轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓴?shù)字控制的柔性裝配，其主要是由采用數(shù)字控制的千斤頂與先進(jìn)的測(cè)量定位設(shè)備等所組成的數(shù)字柔性裝配對(duì)接平臺(tái)，此平臺(tái)具有裝配定位精度較高且可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行精確的動(dòng)作控制，具有較高的精度與可控性，并能良好的適應(yīng)各種尺寸的飛機(jī)裝配，通過此平臺(tái)的使用可以極大的提高飛機(jī)的裝配效率與裝配質(zhì)量。此種裝配對(duì)接平臺(tái)已經(jīng)在國外大型飛機(jī)制造廠商中得以應(yīng)用，其定位形式可以分為以下3種：（1）柱式結(jié)構(gòu)，此種定位結(jié)構(gòu)的形式較為類似Pogo柱的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)于飛機(jī)的定位和支撐，每臺(tái)定位裝置依靠伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在X/Y/Z三個(gè)方向的控制，通過在飛機(jī)制造中采用幾臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)大部段的精確定位；（2）塔式結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)相較于柱式結(jié)構(gòu)在承重力方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，其采用的是伸縮臂側(cè)面調(diào)整的方式，具有較強(qiáng)的可操控性；（3）混合定位方式，此種定位方式被應(yīng)用于787飛機(jī)的裝配中，相較于以上兩種方式，此種方式是依靠托架與裝配機(jī)體進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)體的自動(dòng)調(diào)整，且受力較為均勻，適用于大型復(fù)合材料機(jī)體的裝配。

2 數(shù)字化測(cè)量技術(shù)

柔性裝配技術(shù)依賴于數(shù)字化的精確定位測(cè)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)于位置的精確定位，在柔性測(cè)量系統(tǒng)中采用的是激光跟蹤測(cè)量與室內(nèi)GPS測(cè)量兩種方式，其中激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)具有測(cè)量范圍大、精度高且機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。而室內(nèi)GPS系統(tǒng)則多用于對(duì)大部件的大范圍空間定位的問題，其通過在室內(nèi)建立起空間坐標(biāo)系統(tǒng)，方便于后期的定位測(cè)量。

3 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)在我國的應(yīng)用

我國的飛機(jī)制造技術(shù)在零部件的制造與設(shè)計(jì)方面發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)零部件的三維化設(shè)計(jì)、制造，當(dāng)時(shí)在飛機(jī)裝配技術(shù)方面還是與國外存在著一定的差距，其主要存在于以下幾個(gè)方面：（1）在飛機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之處對(duì)于柔性裝配缺乏相應(yīng)的考慮，從而使得柔性裝配應(yīng)用較為困難，（2）對(duì)于基于MBD的數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃與管理技術(shù)缺乏系統(tǒng)性的研究，從而使得柔性裝配技術(shù)進(jìn)展緩慢，其中對(duì)于工藝設(shè)計(jì)存在與二維設(shè)計(jì)與三維設(shè)計(jì)的中間，使得其與數(shù)字化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)銜接不當(dāng)，無法適應(yīng)數(shù)字化柔性裝配的要求。（3）缺乏相應(yīng)的數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)的支撐，柔性裝配技術(shù)需要依賴于數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量，現(xiàn)今我國在這一方向的應(yīng)用較為緩慢，檢測(cè)效率較低。（4）柔性裝配裝備的研發(fā)生產(chǎn)的欠缺也使得柔性裝配技術(shù)缺乏相應(yīng)配套的柔性裝配生產(chǎn)線。

4 飛機(jī)的柔性裝配

飛機(jī)的柔性裝配是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，其對(duì)于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用貫穿于飛機(jī)裝配的全過程，其中飛機(jī)的裝配過程可以分為4個(gè)階段：設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、裝配以及測(cè)試。在以上各個(gè)環(huán)節(jié)都需要相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)飛機(jī)裝配予以支撐，同時(shí)在裝配之前需要對(duì)這個(gè)裝配的全過程進(jìn)行仿真和校驗(yàn)，確保裝配過程中的工裝、制孔以及鉚接、送料等環(huán)節(jié)的可行性與可靠性與精確性。

結(jié)語

飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是在國外大型飛機(jī)制造廠商中應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)，其通過將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用與飛機(jī)裝配中，極大的提高了飛機(jī)裝配的質(zhì)量與效率，是一種極為有效的裝配方法。

[1]秦政琪，武大偉.基于數(shù)字化的飛機(jī)柔性裝配技術(shù)研究[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（06）.

[2]王麗秀.飛行柔性裝配制孔設(shè)備的工件坐標(biāo)系建立方法[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（04）.

[3]楊建成.面向飛機(jī)柔性裝配平臺(tái)的多軸復(fù)合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].沈陽航空航天大學(xué)，2013（07）.