數(shù)字化技術在飛機裝配中的應用研究

尚彥 吳昊 林自力

摘 ?要：隨著計算機信息技術和數(shù)字技術的應用，我國各行業(yè)的效益顯著提高，尤其是在制造業(yè)上，保證了生產、裝配設備的準確性，保證了設備在使用的后期安全。數(shù)字化技術在飛機裝配中的應用取得了很大的突破，但由于資金和技術的限制，在我國仍然存在許多問題。為了促進我國航空工業(yè)的快速發(fā)展，必須加快數(shù)字技術在飛機裝配中的應用，適應其他航空工業(yè)的快速發(fā)展。

關鍵詞：飛機裝配;數(shù)字化技術;現(xiàn)狀;應用分析

引言：

近幾年來，我國航空工業(yè)發(fā)展迅速，在國際上取得了顯著的成績。航空器制造屬于國家高新技術戰(zhàn)略產業(yè)，主要體現(xiàn)在大中型飛機和高性能戰(zhàn)斗機的開發(fā)上，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。然而，隨著飛機制造技術的不斷進步和飛機數(shù)字化設計的成熟，整機產品和零部件對大尺寸測量的需求越來越大。常規(guī)測試技術已不能滿足高精度、高效率的飛機部件檢測要求。目前，基于CCD、激光原理的非接觸式數(shù)字化檢測技術，已被廣泛地應用于飛機零部件的設計、制造、裝配，在飛機制造中具有十分重要的地位。

1有關數(shù)字化技術概述

由于測試技術的廣泛應用，紅字檢測技術的準確性、智能性和應用效率都在不斷提高。目前，機器視覺測量系統(tǒng)、IGPS等數(shù)字化精確測量技術，在世界各國飛機加工制造業(yè)中都有較大的運用。除此之外，應用數(shù)字化精確測量組成方式可以發(fā)揮互相促進的效果，能夠更好地提升飛機零部件生產制造的精密度，使其測量結果更為精準，有效達到飛機產品及構件多功能的主要規(guī)定。以數(shù)字化技術為前提條件，提升飛機產品，制作工藝，零部件生產制造等，能有效提升我國飛機加工制造業(yè)的生產能力和品質。

2數(shù)字化技術在飛機裝配中的現(xiàn)況及發(fā)展趨向

電子信息技術在飛機裝配工藝的發(fā)展歷程中起著非常關鍵的效果。自動組裝離不了數(shù)字化技術應用的支撐，數(shù)字化技術應用的發(fā)展與飛機裝配工藝的發(fā)展密切相關。

2.1數(shù)字協(xié)調技術，以精確測量為基礎

以精確測量為基礎的數(shù)字化協(xié)同技術是現(xiàn)代飛機制造業(yè)的重要技術配置。采用數(shù)字協(xié)同代替模擬協(xié)同是現(xiàn)代飛機制造技術區(qū)別于傳統(tǒng)飛機制造工藝的一個重要特點。數(shù)位協(xié)調是指以數(shù)位的方式，在統(tǒng)一基準下，對產品進行精確的描述，再用高精度的數(shù)字化設備，把數(shù)量量變成模擬量，傳送到實物，從而最終實現(xiàn)模具與制品、模具之間及模具間的協(xié)調性。伴隨著我國科技進步和飛機數(shù)字化制造業(yè)的不斷發(fā)展，飛機數(shù)字化測試技術具有高效、自動化、高精度等特點，在飛機制造業(yè)中得到了廣泛的應用。目前，與之配套的機械視覺測量儀、激光測距儀、毫米波雷達掃描儀檢測系統(tǒng)，IGPS等儀器設備，已在世界各國飛機加工制造業(yè)中取得了廣泛運用。針對規(guī)格比較大，精密度有較高標準的飛機，我國傳統(tǒng)式的精確測量方式難以實現(xiàn)基本要求，數(shù)字化精確測量技術是首選。尤其是檢測系統(tǒng)多數(shù)字化的運用方式。這類方式不但能防止檢測范圍過大，測量精度較低之間的矛盾，并且能得到更為精準的測量結果，充分達到多用途基本要求，其變成飛機數(shù)字化生產制造流程中的核心技術，并全面提高系統(tǒng)擴展性和廣泛應用范圍。對提升飛機裝配水平及其提升安裝效率有著關鍵作用。

2.2關鍵部件的數(shù)字化技術

隨著飛機場數(shù)字化生產技術的快速發(fā)展，激光跟蹤儀，毫米波雷達掃描檢測系統(tǒng)，機器視覺技術檢測系統(tǒng)等儀器設備廣泛運用于世界各國飛機加工制造業(yè)，相應配套的數(shù)字化技術也被普遍使用于飛機加工制造業(yè)。近些年，在787型號上成功地運用了實體模型分類技術，促使設計方案與生產制造一體化技術快速發(fā)展。國外知名飛機制造商，空客，波音等公司都創(chuàng)建了比較詳細的數(shù)字化技術管理體系，運用數(shù)字化測量設備開展三維測量和質量管理。隨著我國航空工業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)字化柔性裝配理念越來越被業(yè)界所接受，將數(shù)字化柔性安裝應用于中國飛機裝配是以后的發(fā)展方向，數(shù)據(jù)裝配技術用作數(shù)字化柔性安裝技術的關鍵部分，必將在未來得到廣泛的開發(fā)與應用。當前，國內各機架廠家紛紛引進先進的數(shù)字化測量設備。盡管這些設備暫時用于飛機裝配檢測，但還沒有大量應用于飛機裝配中，但隨著我國柔性模具技術的發(fā)展，今后必將廣泛應用于飛機裝配的實際應用。

3數(shù)字化技術在飛機裝配中的應用

飛行器裝配工藝是一項十分復雜的系統(tǒng)工程，它涉及到公共服務規(guī)劃、飛機設計、部件制造與裝配、整體對接等各個環(huán)節(jié)。近代飛機裝配技術已與傳統(tǒng)的飛機裝配技術有很大不同。傳統(tǒng)的飛機裝配方法已被以往的飛機零件裝配方式所拋棄，而采用激光跟蹤及數(shù)字攝影系統(tǒng)、數(shù)字化裝配工藝、組合定位技術、制孔技術組裝等技術，促進中國飛機裝配技術的更進一步發(fā)展。

3.1激光跟蹤及數(shù)字攝影系統(tǒng)

激光測距儀是一種高精度、高精度、適用于對較大尺寸工件進行測量，具有高效率、高精度、裝配快速、實時跟蹤、操作簡單等優(yōu)點。但是，激光跟蹤器也有其不足之處。它是一種相對的測距方式，且受溫度和氣壓的影響較大，因此在測量時必須保證測量激光束不會丟失。

數(shù)字攝影系統(tǒng)系統(tǒng)主要是由集成化電子計算機，手持數(shù)碼照相機，PCMCIA插口組成。數(shù)顯式攝影測量系統(tǒng)是運用相位差測量技術，結構光技術和電子信息技術對被測物完成反復拍攝，獲得彩色圖像信息，隨后依據(jù)三角測量原理測算出室內空間坐標。這類檢測系統(tǒng)方便使用，實際操作便捷，特別是在適用于動態(tài)性目標的快速坐標測量。數(shù)據(jù)攝影測量對系統(tǒng)被測物件材料和現(xiàn)場光源十分敏感，當被測物件過大時，會發(fā)生較大的偏差。結果顯示，這類檢測系統(tǒng)不適用于大中型預制構件的精確測量，但又能融入于細部規(guī)格的測量。

3.2采用數(shù)字化裝配工藝

以模型構造技術為基礎的，需要用三維模型對產品定義信息進行詳細描述，根據(jù)協(xié)同要求建立三維模具模型，并且構建了全機三維數(shù)字樣機，通過數(shù)字化虛擬裝配技術模擬具體裝配過程，保證了在此過程比較完善后飛機正式裝配。數(shù)字裝配過程包括虛擬仿真技術、可視化裝配技術、差分技術、數(shù)字化裝配的流程設計、裝配系統(tǒng)的建立和數(shù)字配合等幾個方面。

3.3使用組合定位技術

為了提高生產效率和裝配精度，應該用全機大部件對合等裝配定位技術來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的裝配定位技術，這類技術可以實現(xiàn)裝配零件的自動定位，不需要重復定位，而且對零件損傷小。在應用裝配定位技術時，還需要針對基于機器人的定位終端操縱器的系列化、柔性模具技術標準化系列化、定位集成系統(tǒng)核心功能部件的標準化、系列化以及柔性工裝的數(shù)字化量驅動數(shù)據(jù)等內容展開深入研究。

3.4使用制孔技術組裝

當前在飛機設計中，多種材料共存的情況比較普遍，應加強數(shù)字化技術對不同單一材料制孔及不同材料復合夾層制孔的研究，防止制孔過程中出現(xiàn)毛刺、橢圓形孔和復合材料分層等，提高了制孔質量，提高了制孔質量。同時需要加強高性能制孔工藝技術、自動打孔技術、孔位找正算法、超聲波打孔技術等方面的研究和應用。

結語

總之，在當代飛機裝配過程中，有效地應用各種各樣數(shù)字化技術與系統(tǒng)，可以高效提升飛機裝配的效果和品質，促進中國飛機裝配技術的更進一步發(fā)展。中國對飛機場裝配技術的關注水平，及其其他各種各樣數(shù)字化技術應用的逐漸完善，將使中國的飛機裝配技術逐漸具備發(fā)展優(yōu)點。

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