飛機(jī)柔性裝配方法在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

鄭鵬宇

【摘 要】近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)裝配技術(shù)得到了顯著提升，飛機(jī)柔性裝配方法逐漸在飛機(jī)裝配中得到廣泛應(yīng)用，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化裝配，有效提高了飛機(jī)裝配的效率。論文主要對(duì)飛機(jī)柔性裝配技術(shù)的發(fā)展背景以及應(yīng)用路徑作出簡(jiǎn)要闡述，希望有一定的借鑒意義。

【Abstract】In recent years， with the continuous development of science and technology， aircraft assembly technology has been significantly improved， aircraft flexible assembly method has gradually been widely used in aircraft assembly. This method can achieve automatic assembly， and can effectively improve the efficiency of aircraft assembly. This paper mainly expounds the development background and application path of aircraft flexible assembly technology， hoping to have some reference significance.

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)柔性裝配；原理；應(yīng)用

【Keywords】 aircraft flexible assembly； principle； application

【中圖分類號(hào)】V262.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）02-0167-02

1 引言

在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的背景下，世界各國都在加大科研力度。飛機(jī)制造業(yè)作為代表我國科學(xué)水平的重要組成部分，飛機(jī)裝配技術(shù)也得到了創(chuàng)新。柔性裝配方法作為一種新興技術(shù)，對(duì)提高飛機(jī)裝配效率與質(zhì)量有著顯著的意義[1]。

2 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)簡(jiǎn)介

飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是一種新興技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)模塊化裝配，能夠滿足飛機(jī)快速發(fā)展的需求。飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是基于自動(dòng)化技術(shù)和電子技術(shù)而形成的，既融合了自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，又降低了裝配成本，提高了裝配的效率。傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配技術(shù)剛性太強(qiáng)，裝配不方便，裝配精確度不高，而柔性裝配技術(shù)恰好可以彌補(bǔ)這些不足，對(duì)于飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。柔性裝配技術(shù)剛出現(xiàn)時(shí)，主要是在波音777飛機(jī)裝配中應(yīng)用，借助三維模擬的手段來實(shí)現(xiàn)預(yù)裝配，飛機(jī)的裝配技術(shù)得到了顯著提高。隨著柔性技術(shù)的不斷發(fā)展，如今該技術(shù)已普遍應(yīng)用于各類飛機(jī)裝配中[2]。

3 飛機(jī)柔性裝配的發(fā)展背景

3.1 基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)

飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是在數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，既含有數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又有自身的優(yōu)勢(shì)，提高了項(xiàng)目參數(shù)，提高了裝配質(zhì)量。特別是在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試過程中，柔性測(cè)試機(jī)制主要是針對(duì)激光跟蹤檢測(cè)技術(shù)以及室內(nèi)全球定位系統(tǒng)技術(shù)，利用兩者的結(jié)構(gòu)參數(shù)，提升測(cè)量的范圍以及精度，確保整體項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性。

3.2 國內(nèi)外飛機(jī)柔性裝配項(xiàng)目的差距

雖然我國在飛機(jī)裝配中已經(jīng)開始采用飛機(jī)柔性裝配技術(shù)，但是由于該技術(shù)在我國發(fā)展還不成熟，因此技術(shù)水平和國外相比還有一定的差距，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，在理論與應(yīng)用方面，我國尚缺乏對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的考量，導(dǎo)致飛機(jī)裝配設(shè)計(jì)與實(shí)際裝配需求不符；第二，我國在應(yīng)用數(shù)字化裝配技術(shù)方面還缺乏系統(tǒng)性的研究，與國外相比具有很大的差距，尤其是在二維與三維之間的結(jié)構(gòu)建設(shè)，還有很多不足；第三，我國對(duì)柔性裝配技術(shù)的重視度還不夠，對(duì)相關(guān)研究進(jìn)展了解不全；第四，我國的柔性轉(zhuǎn)配設(shè)備還需要進(jìn)一步優(yōu)化，從而順應(yīng)裝配生產(chǎn)線的實(shí)際需求。

4 飛機(jī)數(shù)控柔性多點(diǎn)架型裝配原理

數(shù)控柔性多點(diǎn)型架是在已有剛性型架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多加16個(gè)可重構(gòu)調(diào)形單元，在可重構(gòu)調(diào)形單元上增加卡板定位支點(diǎn)，通過在豎直方向與水平方向的運(yùn)動(dòng)對(duì)可重構(gòu)調(diào)形單元進(jìn)行準(zhǔn)確控制，達(dá)到卡板定位支點(diǎn)準(zhǔn)確重構(gòu)調(diào)形，充分利用裝配型構(gòu)架作用，確保完成多個(gè)壁板類組件的裝配。可重構(gòu)調(diào)形單元結(jié)構(gòu)在水平方向和豎直方向上的移動(dòng)原理不同，水平方向的移動(dòng)依靠的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，而豎直方向的移動(dòng)依靠的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠。數(shù)控柔性多點(diǎn)型架實(shí)現(xiàn)調(diào)型主要是先建立數(shù)控柔性多點(diǎn)型架的三維數(shù)字樣機(jī)，然后對(duì)其進(jìn)行預(yù)裝配，同時(shí)篩選出卡板定位的主要部位，建立一個(gè)CATIA數(shù)模，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析，分析完成后生成數(shù)控代碼，獲得相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，并借助NCFF來對(duì)軟件進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)卡板的裝配。在飛機(jī)整個(gè)運(yùn)行過程中，數(shù)控柔性多點(diǎn)型架的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了調(diào)形定位數(shù)據(jù)全數(shù)字量傳遞目標(biāo)，提升了系統(tǒng)的定位精確度[3]。

5 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

5.1 飛機(jī)大部件的柔性裝配

對(duì)于飛機(jī)大部件來說，使用傳統(tǒng)的裝配技術(shù)不僅操作不便，而且也很難保證精確度，而使用柔性裝配技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配，并且能夠有效提高裝配效率。飛機(jī)大部件的柔性裝配彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工裝配的缺點(diǎn)，減少了勞動(dòng)力，節(jié)省了裝配時(shí)間，在很大程度上推動(dòng)了飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，為飛機(jī)制造業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 飛機(jī)柔性裝配中的定位和打孔技術(shù)

首先來看飛機(jī)柔性定位技術(shù)，該技術(shù)在運(yùn)作時(shí)由于依賴的是精密的測(cè)量裝置，因此可以保證定位的精確度，但是其裝配的效率相對(duì)來說偏低，因此并沒有得到廣泛應(yīng)用，多用于機(jī)型的研發(fā)。再來看柔性打孔技術(shù)，該技術(shù)與柔性定位技術(shù)相比，應(yīng)用更加廣泛，其可以大批量地生產(chǎn)飛機(jī)部件，并且生產(chǎn)的效率很高，即使是一些制孔比較困難的材料，其也能夠輕松完成，因此該技術(shù)非常受歡迎，很多國外飛機(jī)制造企業(yè)都采用此技術(shù)進(jìn)行打孔。

5.3 飛機(jī)總裝柔性對(duì)接技術(shù)

在進(jìn)行飛機(jī)總裝時(shí)，柔性對(duì)接技術(shù)主要是通過建立柔性裝配對(duì)接平臺(tái)來完成高精度的裝配，通常對(duì)接平臺(tái)由兩大部分組成，一部分是千斤頂，具有自動(dòng)化特點(diǎn)，另一部分是各種高精密度的測(cè)量定位裝置，與傳統(tǒng)的固定裝配相比，飛機(jī)總裝柔性對(duì)接技術(shù)更加自動(dòng)化，并且適用于多種尺寸的飛機(jī)裝配，顯著提高了飛機(jī)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三種：第一，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)了對(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；第二，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；第三，混合定位方式，這種定位形式和柱式結(jié)構(gòu)、塔式結(jié)構(gòu)有很大的不同，對(duì)接主要依靠托架，在對(duì)機(jī)體進(jìn)行調(diào)整時(shí)具有自動(dòng)化功能，并且能夠保持每一個(gè)部位均勻受力，一般該形式多用于大型復(fù)合材料機(jī)體的裝配。

6 飛機(jī)柔性裝配技術(shù)的展望

當(dāng)前，國內(nèi)軍機(jī)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)與零件制造技術(shù)發(fā)展迅速，但是裝配技術(shù)作為飛機(jī)制造的關(guān)鍵，還停留在二、三代機(jī)的制造水平，與其他軍機(jī)制造技術(shù)相比嚴(yán)重滯后，已成為軍機(jī)型號(hào)快速研制和生產(chǎn)的瓶頸?，F(xiàn)代柔性裝配技術(shù)取代傳統(tǒng)裝配技術(shù)已經(jīng)成為時(shí)代所趨，各種部件的精準(zhǔn)制造為飛機(jī)柔性裝配奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)飛機(jī)的質(zhì)量、功能等將提出更高的要求，數(shù)字化柔性裝配技術(shù)將成為未來飛機(jī)裝配中的主流技術(shù)，因此，必須對(duì)柔性裝配技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化柔性裝配生產(chǎn)線，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

第一，創(chuàng)新柔性裝配技術(shù)是滿足現(xiàn)代飛機(jī)制造業(yè)需求的必然趨勢(shì)，只有不斷優(yōu)化柔性裝配生產(chǎn)線，才能提高飛機(jī)裝配的精確度，提高整體裝配質(zhì)量。

第二，創(chuàng)新柔性裝配技術(shù)能夠有效將數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大化，便于盡早解決目前飛機(jī)裝配中遇到的困難和瓶頸。

第三，通過發(fā)展柔性裝配生產(chǎn)線，可建立飛機(jī)柔性裝配多系統(tǒng)異構(gòu)測(cè)量平臺(tái)和集成檢測(cè)系統(tǒng)，形成數(shù)字化裝配模式下的新質(zhì)保體系和產(chǎn)品檢測(cè)機(jī)制，進(jìn)而完成大尺寸的動(dòng)態(tài)測(cè)量，同時(shí)保證各個(gè)環(huán)節(jié)都能無縫銜接，避免出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，促進(jìn)飛機(jī)制造業(yè)的快速發(fā)展。

7 結(jié)語

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，飛機(jī)制造業(yè)作為體現(xiàn)我國綜合實(shí)力的重要組成部分，面對(duì)日益增多的社會(huì)需求，應(yīng)當(dāng)加大創(chuàng)新力度。對(duì)于飛機(jī)裝配來說，應(yīng)積極采取柔性裝配技術(shù)，借助數(shù)字化技術(shù)測(cè)量，提高飛機(jī)裝配的準(zhǔn)確度和效率，降低裝配成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而促進(jìn)飛機(jī)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉洋.飛機(jī)柔性裝配方法在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（18）：7.

【2】王亮，李東升，羅紅宇，等.飛機(jī)裝配數(shù)控柔性多點(diǎn)工裝技術(shù)及應(yīng)用[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，36（5）：540-544.

【3】王亮，李東升.飛機(jī)數(shù)字化裝配柔性工裝的低成本化[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，44（z1）：27-31.