飛機柔性裝配方法在飛機裝配中的應用

劉 洋

（沈陽飛機工業（集團）有限公司 34廠，遼寧 沈陽 110034）

飛機裝配是飛機制造中的重要環節，隨著科技的進步，國外大型飛機制造商應用新科技突破了傳統的裝配方法，通過采用基于單一產品數據源的數字量尺寸協調體系，并同采用裝配仿真和虛擬現實技術等虛擬制造技術和并行工程來對大飛機的裝配過程予以優化，并通過采用柔性裝配方式來對大飛機進行自動化裝配，從而極大的提高了飛機的裝配效率與質量，是今后一段時間內飛機裝配發展的重點。

1 飛機柔性裝配技術簡介

柔性裝配技術是在電子、自動化技術的基礎上發展起來的一種對于飛機快速研制需求相適應的低成本且能進行模塊化裝配的飛機裝配技術，其結合了數字化、自動化的優點，將飛機裝配模擬應用于飛機的制造中，提高了飛機裝配的精確度。相較于傳統的飛機裝配技術，柔性裝配突破了以往的固定的、剛性的不足，使得裝配向著自動化、數字化等的方向發展，對于飛機的裝配有著十分重要的意義。柔性裝配技術最早是應用于播音777飛機的裝配中的，通過采用柔性裝配技術，在飛機的裝配中采用三維模擬的方式進行預裝配和并行工程，在提高飛機裝配速度同時降低了裝配成本，現今，柔性裝配技術被應用于各大飛機制造商的飛機裝配中。

1.1 飛機大部件的柔性裝配。隨著裝配技術的發生，現今的柔性裝配技術已經向著自動化的裝配工裝、模塊化的交給你單元以及數字化的定位以及離線編程與仿真軟件等的方向發展。在飛機的裝配中，采用分散式機身結構環形裝配的工裝，使用現今的數字定位技術來取代原來的機械定位工作，從原來的人工裝配方式向數字化的裝配方式發展。此種技術已經應用于大飛機機身的裝配中，具有非常重要的現實意義。

1.2 飛機柔性裝配中的定位和打孔技術。柔性定位技術是依靠大量的數字檢測設備來進行定位裝配的，此種技術極大的依賴精密的測量設備，其中自定位技術定位準確但效率較低，適用于機型研發時使用。對于飛機裝配中的制孔多采用的是柔性制孔技術。為了提高飛機的裝配效率，在飛機的制孔技術中采用的是自動化制孔技術，其能夠進行批量化的生產大型結構件，具有生產效率、質量較高的特點，尤其是現今在飛機制造中大量采用復合材料、鈦合金等加工較為困難的材料，從而使得飛機的制孔難度大幅提高，使用自動化柔性制孔技術可以有效的解決這一難題，現今在國外的飛機制孔中多采用這一技術。

1.3 飛機總裝柔性對接技術。在飛機的總裝環節，由于柔性裝配技術的應用，其裝配從原來的固定裝配轉變為由數字控制的柔性裝配，其主要是由采用數字控制的千斤頂與先進的測量定位設備等所組成的數字柔性裝配對接平臺，此平臺具有裝配定位精度較高且可以根據實際需要對其進行精確的動作控制，具有較高的精度與可控性，并能良好的適應各種尺寸的飛機裝配，通過此平臺的使用可以極大的提高飛機的裝配效率與裝配質量。此種裝配對接平臺已經在國外大型飛機制造廠商中得以應用，其定位形式可以分為以下3種：（1）柱式結構，此種定位結構的形式較為類似Pogo柱的形式實現對于飛機的定位和支撐，每臺定位裝置依靠伺服控制系統實現在X/Y/Z三個方向的控制，通過在飛機制造中采用幾臺就可以實現對飛機大部段的精確定位；（2）塔式結構，此種結構相較于柱式結構在承重力方面具有較大的優勢，其采用的是伸縮臂側面調整的方式，具有較強的可操控性；（3）混合定位方式，此種定位方式被應用于787飛機的裝配中，相較于以上兩種方式，此種方式是依靠托架與裝配機體進行連接，實現對于機體的自動調整，且受力較為均勻，適用于大型復合材料機體的裝配。

2 數字化測量技術

柔性裝配技術依賴于數字化的精確定位測量來實現對于位置的精確定位，在柔性測量系統中采用的是激光跟蹤測量與室內GPS測量兩種方式，其中激光跟蹤測量系統具有測量范圍大、精度高且機動性強等特點。而室內GPS系統則多用于對大部件的大范圍空間定位的問題，其通過在室內建立起空間坐標系統，方便于后期的定位測量。

3 飛機柔性裝配技術在我國的應用

我國的飛機制造技術在零部件的制造與設計方面發展迅速，實現了飛機零部件的三維化設計、制造，當時在飛機裝配技術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方面：（1）在飛機產品的設計之處對于柔性裝配缺乏相應的考慮，從而使得柔性裝配應用較為困難，（2）對于基于MBD的數字化裝配工藝規劃與管理技術缺乏系統性的研究，從而使得柔性裝配技術進展緩慢，其中對于工藝設計存在與二維設計與三維設計的中間，使得其與數字化產品的設計銜接不當，無法適應數字化柔性裝配的要求。（3）缺乏相應的數字化檢測技術的支撐，柔性裝配技術需要依賴于數字化檢測設備的測量，現今我國在這一方向的應用較為緩慢，檢測效率較低。（4）柔性裝配裝備的研發生產的欠缺也使得柔性裝配技術缺乏相應配套的柔性裝配生產線。

4 飛機的柔性裝配

飛機的柔性裝配是一項系統性的工程，其對于數字技術的應用貫穿于飛機裝配的全過程，其中飛機的裝配過程可以分為4個階段：設計、準備、裝配以及測試。在以上各個環節都需要相應的關鍵技術對飛機裝配予以支撐，同時在裝配之前需要對這個裝配的全過程進行仿真和校驗，確保裝配過程中的工裝、制孔以及鉚接、送料等環節的可行性與可靠性與精確性。

結語

飛機柔性裝配技術是在國外大型飛機制造廠商中應用較為廣泛的一種技術，其通過將數字化技術應用與飛機裝配中，極大的提高了飛機裝配的質量與效率，是一種極為有效的裝配方法。

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