1、1对于飞机数字化装配技术体系研究摘 要：飞机的数字化装配技术体系关系到很多领域各种学科的综合研究和运用，通过加深飞机数字化装配技术体系的建设和研究，实现飞机数字化装配技术的突破，构建飞机数字化装配设备，就能够从根源上重新定义我国把二维图纸工艺规划措施作为基础的现状，同时能够切实地提升装配过程的时效性；从根源上改变我国目前航空设施在装配连接时大体上由工人手工操作完成的现状，有效地提高了生产效率，减少了协调的环节。 关键词：数字化技术；飞机装配 中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0047-02 通过强化数字化装配技术在飞机制造体系中的发展和应用，
2、从而实现在数字化协同工作环境中进行数字装配工装与数字模型装配件的虚拟装配，从而真正地实现了并行数字化装配工艺设计，实现了飞机的过程虚拟装配，通过将数据传递到组装信息管理系统，使飞机装配的信息自动管理，这样可以很大程度上提高飞机的装配质量，缩短飞机装配的周期，促进飞机制造技术的不断发展，实现自动化管理。 1 国内外飞机装配技术现状 由于中国的科学技术发展时间比较短，导致一些精密的技术运行效果差。在飞机的制造装配过程中，治理方法也存在一些不足。虽然中国2一直采用计算机辅助经纬仪和先进的激光跟踪技术等设施，但安装过程中很少使用更先进的安装和设计技术，尽管在一定程度在做到了简化处理，结构比较清减。但是
3、，同发达国家相比，还是存在一定差距，下面列举一些我国飞机装配技术中的不足现象以及产生这种现象的原因： 由于我国对飞机装配技术的研究时间不长，一些应用还不够成熟。而且我国对飞机装配技术的资金投入也不到位，导致飞机装配技术的配套不够完善，在某些方面缺乏技术支持。一些飞机的装配制造甚至还是手工作业，严重影响了飞机装配的质量和效率，安全性和稳定性。 飞机的设计制造还没有做到全面改革，部分飞机装配设计还在使用串行模式生产加工，使得部分技术功能存在局限性。 对整个社会而言，科技水平在不断进步，数字化处理技术已成为飞机制造过程的基本需求。然而，我国在飞机装配过程中对数字技术的应用仍然是小规模的形式，一些设计
4、生产过程采用数字化技术的效果不明显。 虽然目前我国在各个方面已经做到数字化信息的传递，但在某些领域还处于孤岛现象，对于模拟传输仍然不能得到适当有效的解决方案。飞机装配数字化设计过程中的生产线不能够正常运行，对飞机装配的施工的执行有一定的影响。 装配过程和工艺设计与产品设计脱节，没有充分实现并行工程，导致飞机装配完成后协调困难，造成返工率高的现象； 在装配技术方面，尽管部分使用数字技术，比如在协调方式上部分采用了数字化传递方式，但大多数企业的飞机制造过程还是采用模拟3传输的方法。 目前飞机装配的主要手段还是采用专用工装装配并安装光学仪器来测量，没能实现在数字化装配技术的新突破，从而使得飞机制造成
5、本居高不下。 由于数字技术没有被广泛使用，导致在现场工作的装配人员，还是时不时翻阅设计图纸和技术文件，增加了生产制造的周期。而且由于工作模式的繁琐，导致质量不能得到保证，经常出现装配错误的问题，对飞机整体的安全性和稳定性产生不利的影响。 2 飞机数字化装配关键技术 2.1 数控柔性装配定位技术 柔性装配定位设计的基准和目的是柔性定夹持及定位技术，因为一般飞机的组织结构件尺寸和形体都不太小，组成构成也比较繁琐，这致使定位件或夹紧件之间的配合会受到很多制约。而飞机的零部件大部分是薄壁型零件，在组成和装配过程中极容易发生各种形式的装配变形。所以，为了保证飞机零部件装配的准确程度，需要设计和研究一种恰
6、当的定位方法，用来提升定位准确性和反复定位精度。 2.2 自动化精密制孔技术 飞机装配领域中的连接基本上都是机械连接，把螺栓和铆钉固定作为主要方式，连接之前一定要打孔。因为我国目前在飞机装配领域内依旧是用人工打孔的方式，打出孔的好坏程度受到工人水平的影响，致使孔的质量高低不均，不能够确保装配的准确度，而且装配时效率不高，对产品的最终稳定性有一定影响。其装配连接的质量好坏对产品构成抗4疲劳性以及可靠性都会产生最直接的影响。与此同时，伴随着复合材料结构在飞机制造领域中的应用更为广泛，促使国内的飞机装配连接质量，研发周期，产品功能效用等都有了明显的提升。 在装配的设计和方式领域中，针对金属结构的打孔
7、我们已经累积了很多的工艺方法，形成了完善和规整的工艺流程，而针对复合材料结构件的打孔并没有形成与之相匹配的装配工艺体系。因此，飞机数字化装配自动化精密制孔技术的要求如下：复合材料、铝合金、复合叠层结构制孔的切削时速、刀具参数、冷却方式、进给量等工艺参数的试验和优化设计技术；小空间内的精密打孔技术；复合叠层结构制孔执行器轻型化研发和精准定位；依据飞机产品装配的特定形式，研发自动精密打孔设备。 2.3 高效长寿命连接技术 随着对飞机可靠性和耐久性要求的不断提高，长寿命连接技术受到越来越多的重视，尤其是在大型飞机的研制过程中。干涉配合已成为延寿技术的主要方法，可以提高结构的疲劳寿命，国内外好多飞机制
8、造过程中都采用大量的干涉配合紧固件。例如伊尔 86 上使用的各种干涉配合螺栓多达 34 400 个，空客 A320 机翼壁板，仅钛合金的干涉螺栓就有 11 000 个。目前我国涉及紧固件的配合通常使用锤击打入或者是液压压入的方法，这些传统的方式很容易导致紧固件的膨胀或强度，致使安装变得极为困难；对于具有较大干涉量的紧固件，用打入的措施极其容易对孔壁造成伤害，最终导致飞机使用寿命的简短。因此，飞机数字化装配高效率长寿命连接技术的技术要点如下：支持长寿命连接、密封连接的复5合材料干涉螺接、干涉铆接技术；装配过程中非小尺寸的装配件和装配结构变形分析的技术；根据飞机产品装配的特点，开发飞机高效长寿命的
9、连接单元；钛合金高锁螺栓、钛合金铆钉连接技术。 2.4 大尺寸精密测量技术 飞机测量系统的可靠性和精准性是其数据保证装配时的数字化，数字量调整和配合的基础数据是测量数据，要实现数字化装配定位、制孔、连接，需要高精度的测量方法。有尺寸大、精度高是飞机产品的显著特点，所以，就对测量技术和测量系统提出了非常高的要求。精密测量包含以下几个方面：开发适合飞机产品特点的大尺寸精密测量单元；激光与 iGPS 测量的综合测量方法；针对数字化装配过程的跟踪测量方法；对于飞机总体装配的 iGPS 测量方法。 2.5 多系统集成控制技术 尽管飞机数字化装配的根本是操作控制系统，但是在飞机数字化装配的实施过程中，也存
10、在着与装配有关的许多系统，例如，设计数据，工艺数据，测量数据，位置数据，钻孔数据等存在着互相作用和互相协调的关系，然而实现交互与协调则需要多系统集成操作控制技术作为基础，主要有以下几点：针对实时测量反馈的在线控制技术和三维数模的离线控制；开发满足飞机数字化装配系统特点的多系统集成控制单元；集成接口技术和处理数据标准；动态补偿设备精度的误差。 3 有效建立飞机数字化装配标准及其规范 作为与飞机数字化装配工艺有关技术总结和数字化装配技术规范和依据，不但能够对飞机制造企业进行数字化装配实施有指导作用，而且6是连接理论研究、基础技术研究转化为生产应用的枢纽，所以需要研究相关的飞机数字化装配技术标准与规
11、范，从而保障飞机数字化装配体系的顺利实现，更积极地为我国数字化装配以及数字化装备自主研发能力的提升、实现创新知识产权和技术成果的推广起到关键作用，具体包括三大标准和类别的飞机数字化装配流程。规范装配操作类标准：长寿命连接、规范集成控制技术、数字化测量技术、数字化装配容差分配技术以及数字化柔性定位；规范设计类标准：规范不同类型零组件的建模，针对三维标注方法手册，规范数字化装配的飞机结构设计；规范工艺类标准：针对数字化装配工艺体系的规划和研究的相关技术、飞机数字化装配仿真技术以及数字化柔性定位、自动化精密制孔进行规范。 4 飞机数字化装配技术的应用 为了实现对一些特定零组件的装配，需要数字化装配系
12、统许多种先进数字化装配技术共同工作，从而构成了一个数字化装配系统。作为以数字化装配技术为支撑的数字化装配系统，在光学检测与补偿技术、数字化装配技术及工装技术及数字化集成控制技术的整体应用上都有所体现。 在飞机设计阶段，装配零件和装配工装的特性，以及相互之间的装配特点被输入到系统服务器里。通过装配集成控制系统可以共享数据，进而源源不断的分析优化这些这些特征信息，从而不断完善工装和零件以及他们装配的特征。 若干柔性夹具和机械随动定位装置是数字化柔性装配工装所包含的。为了适应不同的车型，但在尺寸上有很多相似之处的零件，需要更7改一些专用的夹具和卡板。因此只需更换一些专用夹具组件和卡板就可以在各种工装
13、平台进行组装。 为了对设计制造过程进行全面的监控和测量结果的及时反馈，需要在飞机装配技术应用中，综合使用光学测量仪器和，机械随动定位装置。为了在一定程度上使定位更加精准，保证飞机装配稳定性，需要利用以上技术定位零件及工装，并对闭环控制实行定位。 实施飞机数字化装配技术是飞机装配过程的运行和信息技术强有力后盾，使控制更加科学性。装配过程的缺陷也能够得到有效地改善，使飞机装配过程的效率显著提高，保证装配质量，从而为快速发展和残酷的市场竞争提供有力的保障，使飞机结构的稳定性和可靠性得以实现。总之，飞机的数字化装配技术体系是包含很多领域和学科的整体研究和应用，通过深入研究飞机数字化装配技术体系，实现飞
14、机数字化装配技术的突破，构建飞机数字化装配设备，就可以从根源上改变我国基于二维图纸的工艺规划措施，同时可以有效地提高装配效率；改变我国目前航空产品在装配连接时大体上由工人手工操作的状况，有效地提高了生产效率，减少了协调的环节。 参考文献： 1 郭恩明.国外飞机柔性装配技术J.航空制造技术，2011， （9）：28-32. 2 李原.大飞机部件数字化柔性装配若干关键技术J.航空制造技术，2012， （14）：48-51. 83 范玉青.飞机数字化装配技术综述J.航空制造技术，2011， （10）：44-48. 4 魏志刚，薛亮.飞机先进装配技术及其发展J.海军航空工程学院学报，2012，24（1）：119-120. 5 曹增强.应对我国大飞机研制的装配连接技术J.航空制造技术，20011， （2）：88-91.
