基于模塊的飛機裝配工藝技術(shù)研究

王宇

摘 要：當(dāng)前，新型的飛機已經(jīng)全面實行模塊化工程，模塊化工程尤其重要，需要充分了解模塊化裝配流程和影響因子，從多種角度全面優(yōu)化設(shè)計?；诖?，本文主要對基于模塊的飛機裝配工藝技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：模塊;飛機裝配;工藝技術(shù);研究

引言

伴隨著現(xiàn)代飛機技術(shù)性能的不斷提高和數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)控零件的數(shù)量在不斷增多，尤其是大型整體結(jié)構(gòu)件的增加更為顯著。大型整體結(jié)構(gòu)件往往都是由理論外緣、交點孔、結(jié)合槽口和各種異型切面組合而成的復(fù)雜組合體，具有體積較大，鑄件毛料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛料成本、加工成本高的特點。在數(shù)控加工準(zhǔn)備階段，為了確定加工原點，需要測量出毛料件在各個位置上的余量。傳統(tǒng)的手工測量不但測量周期長，工作量大，且測量結(jié)果不準(zhǔn)確。在面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的毛料時，手工測量只能照顧到關(guān)鍵位置的尺寸，容易忽略零件上的筋條等細(xì)小結(jié)構(gòu)，加工時往往由于一個小的誤差就會導(dǎo)致零件的報廢，造成較大的損失。因此，利用模塊的約束和移動方式，可以將掃描數(shù)據(jù)移動到零件數(shù)模近似的對應(yīng)位置，作為比對分析的一種方法，為數(shù)控單元的零件加工提供近似依據(jù)。

1飛機裝配存在的主要問題

飛機裝配存在的主要問題涉及以下幾個方面：首先是頂層技術(shù)策劃難度大，需要協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)多。主承制商作為全機裝配協(xié)調(diào)的策劃和編制方，需要考慮的因素與傳統(tǒng)模式下飛機裝配相比大為增加。從前期組織供應(yīng)商組建聯(lián)合設(shè)計團(tuán)隊參與并行工程，到工藝性審查問題反饋，到全機工裝確定，到供應(yīng)商裝配方案確定等環(huán)節(jié)都需要主承制商方案策劃人員全盤考慮。對主承制商的技術(shù)協(xié)調(diào)能力要求非常高，特別是各供應(yīng)商工作包交付界面的確定，關(guān)系全機裝配的可行性，稍有不慎將會造成重要影響。由于主承制商技術(shù)認(rèn)知不足，對應(yīng)在部件狀態(tài)下完成的工作未對供應(yīng)商做明確要求，導(dǎo)致供應(yīng)商部件交付后無法精準(zhǔn)實現(xiàn)設(shè)計要求，類似這種傳統(tǒng)飛機研制模式下非關(guān)鍵的問題，在主供模式下卻成了嚴(yán)重問題。以某型號確定舵面中立位置為例，設(shè)計技術(shù)條件要求在副翼操縱系統(tǒng)調(diào)整時，副翼舵面要先處于中立位置，然后測量副翼開度。由于該型號由供應(yīng)商承制，副翼中立位置確定應(yīng)在部裝完成后，確定副翼中立位置，并設(shè)置簡易定位工裝，使副翼在不同階段都可快速復(fù)現(xiàn)中立位置，并定位。由于主承制商在方案策劃時對“副翼中立位置”認(rèn)知不夠，沒有意識到總裝階段無法簡單確定舵面中立位置，未對供應(yīng)商在部裝階段做前置工作提出交付要求，致使該項工作在總裝階段大費周折，嚴(yán)重影響了操縱系統(tǒng)的調(diào)整。其次是總裝工作量占比高，整機裝配周期長。由于受傳統(tǒng)飛機研制模式和供應(yīng)商配合程度的限制，在型號任務(wù)工作包劃分時，往往把一些本應(yīng)在部裝階段實施的工作最后歸集到總裝集成階段完成，導(dǎo)致總裝工作量過大，不利于型號研制。以AG600型號研制工作包劃分為例，供應(yīng)商負(fù)責(zé)大部件制造裝配，主承制商負(fù)責(zé)系統(tǒng)件、成品的安裝?？傃b工作量偏大，正常飛機裝配總裝專業(yè)工作量約占整機工作量的40%，據(jù)測算AG600型號總裝專業(yè)工作量占比高達(dá)約55%，總裝周期過長，總裝研制周期一再拖延。

2模塊化裝配流程

結(jié)構(gòu)裝配脫離總裝配，將對接和架外放在部裝，在總裝階段進(jìn)行活動翼面檢測和總裝配工作，而影響模塊化裝配的因素較為多樣，尤其是在總裝階段測試，為了滿足模塊化裝配，需要對傳統(tǒng)裝配流程進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，模塊化調(diào)整裝配集成化、滑軌安裝柔性化、活動翼面測試單元化，傳統(tǒng)對接/架外和總裝階段活動翼面檢測活動，前移到部裝階段，促使模塊化裝配流程發(fā)生改變。

3基于模塊的飛機裝配工藝技術(shù)

3.1模塊化裝配平臺

可以將飛機模塊化裝配工作劃分為對接裝配與架外安裝測試兩方面。對接裝配站設(shè)計中，要求把握外翼和中央翼之間的對接裝配和滑軌安裝兩個環(huán)節(jié)工作，對于外翼和中央翼的調(diào)整則需要借助數(shù)控定位器實現(xiàn)，依托于工藝裝備托架調(diào)整外翼重力方向變形情況，實現(xiàn)滑軌安裝。架外安裝測試站設(shè)計中，則需要做好活動翼面模塊化安裝測試和測量相關(guān)工作，具體包括對副翼、擾流板活動翼面安裝和傳感器測試，借助數(shù)字化調(diào)姿設(shè)備來調(diào)整狀態(tài)。裝配平臺一體化，要求飛機模塊化裝配設(shè)計中，遵循一體化模塊化裝配原則，兩個站位上構(gòu)建一體化高集成平臺，實現(xiàn)兩個站位形成一個整體。架外測試站位打開襟翼，架外測試站位則高于對接裝配站位，統(tǒng)一兩個站位，實現(xiàn)站位結(jié)合與上下交互，同時保證通風(fēng)和供電一致。

3.2坐標(biāo)系擬合

通常情況分別對基準(zhǔn)點和基準(zhǔn)面進(jìn)行距離約束。在裝配模塊下，使用“約束”工具欄下的“偏移約束”，先選擇掃描數(shù)據(jù)中設(shè)計的基準(zhǔn)點，再選擇零件模型中的基準(zhǔn)點所對應(yīng)的平面，彈出對話框，將約束距離數(shù)值設(shè)置為0，確定。在結(jié)構(gòu)樹上，找到“偏移約束”的位置，右擊選擇“更新”后，掃描數(shù)據(jù)移動到新位置。用同樣的方法，可以將基準(zhǔn)面進(jìn)行約束。有時僅選用單個基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)點并不能達(dá)到近似擬合的效果，可多添加幾個基準(zhǔn)點，進(jìn)行約束，以達(dá)到最好的近似擬合效果。

3.3自動化精確制孔技術(shù)

我國現(xiàn)階段在飛機制孔工作中通常情況下采用的是人工制孔方法，這種制孔方式的精確程度還有待提高。另外，人工制孔方式在實際操作時，需要的裝配時間也較長，大大降低了飛機制造和裝配的工作效率，影響其他裝配工作的進(jìn)行。因此，通過應(yīng)用自動化精確制孔技術(shù)，可以在很大程度上提高飛機制孔的精度，保證制孔效率。同時，應(yīng)用自動化精確制孔技術(shù)還可以節(jié)約成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.4人機工程的仿真

在飛機裝配中可以根據(jù)操作工人體型來設(shè)定參數(shù)，實現(xiàn)人體模型與真正操作工人的一致性，是做仿真的必要基礎(chǔ)。一些特殊部位的工作環(huán)境，空間狹小的鉆孔、鉚接、螺接、涂膠等工作，可利用Delmia人機工程來進(jìn)行仿真，設(shè)定具體參數(shù)，模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場情況，提前發(fā)現(xiàn)并解決問題。將設(shè)置好的人體模型插入產(chǎn)品環(huán)境中，對人行走、抓取、定位等姿態(tài)進(jìn)行評估，利用數(shù)字化環(huán)境中的任務(wù)仿真工具，發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計中與人相關(guān)的錯誤，進(jìn)行針對空間開敞性的檢查、可操作性的檢查、可視性的檢查、安全性能的檢查等。

結(jié)語

綜上，飛機模塊化裝配是未來大飛機研制的趨勢，如何通過飛機模塊化裝配工藝設(shè)計實現(xiàn)飛機制造過程的模塊化，提高飛機裝配質(zhì)量和裝配效率，是工藝人員和設(shè)計人員均應(yīng)思考的問題。本文在分析主供模式下飛機采用模塊化裝配必要性的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有型號在研制過程中的經(jīng)驗、教訓(xùn)，總結(jié)了開展模塊化裝配工藝設(shè)計的思路和方法，希望能為行業(yè)工程技術(shù)人員提供一定的借鑒和啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王守川，郝巨，李西寧，等.飛機模塊化裝配技術(shù)研究[J].航空制造技術(shù)，2018，61（13）：68-73.

[2]趙純穎.數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在飛機裝配中的應(yīng)用探究[J].科技風(fēng)，2018（29）：107.