飛機數字化生產線與機器人集成技術探索

石鑫中航通飛華南公司

飛機數字化生產線與機器人集成技術探索

石鑫
中航通飛華南公司

現階段，我國飛機裝配具有比較長的周期，而且工作人員承受較大的勞動程度，總體的生產效率比較低，急需采取相應的科學技術，促進飛機裝配生產線自動化、數字化程度的提升。本文介紹了飛機數字化生產線的關鍵技術，并分析了機器人集成技術在飛機數字化生產線中的應用，旨在提升飛機裝配效率。

飛機數字化裝配；生產線；機器人集成技術

前言

近年來，飛機結構在設計時不斷的提升其復雜性，并提高了數字化裝配技術的難度，導致越來越難以利用傳統的人工裝配方式。此種背景下，急需改進生產線的生產方式，不斷的提升其自動化及數字化，以滿足裝配要求，并提高裝配工作質量及效率。機器人集成技術的發展依托于集成制造技術，具有工作速度快、自動定位、作業準確等優點，廣泛的應用于多個社會領域中，并具有極強的應用到飛機裝配領域的可行性。

一、飛機數字化生產線關鍵技術

飛機數字化裝配生產線中，應以產品裝配類型、生產批次綱領等為主要依據，對檢測設備、停放設備、輸送設備等合理的選擇，并與車間場地、空間結構、裝配人員等相結合，保證分布的合理性。在數字化裝配生產線上，利用模塊化結構的自動化裝配系統來實現每種機型的裝配工作。總體上來說，生產線上自動化裝配的關鍵技術主要包含五種，分別為三維裝配規劃與仿真技術、誤差實時測量與控制技術、數控柔性定位與夾持技術、自動鉆鉚與精密加工技術、裝配單元的集成與控制技術，通過上述技術的協同控制，實現集中控制飛機數字化生產線。

二、機器人集成技術在飛機數字化生產線中的應用

（一）自動化切割

零件切割利用切割機器人開展時，高精度的要求能夠充分滿足，促進工作質量的提升，火焰切割、激光切割等均為切割機器人具備的功能，同時，切割機器人還可以自動化修邊飛機壁板[1]。加工成型過程中，一定余量是飛機壁板需要留置的，裝配前，以具體配合關系為依據，切邊修整。機器人集成技術應用后，零組件切邊工作可由機器人完成，促切邊工作效率、工作質量的提升，減輕工人的勞動強度。

（二）自動制孔與連接技術

飛機裝配時，零組件、部件的裝配，部件的對接裝配中連接工作量均非常大，如制孔工作、鉚接工作。飛機數字化生產線中應用機器人集成技術后，鉆鉚、焊接等工作可自動完成。連接工作在飛機機身壁板上開展時，緊固件制孔、鉚接工作量數以萬計，如果采取人工方式，不僅工作人員會承擔比較重的工作任務，而且鉚接時間也非常長，但應用機器人集成技術后，機器人可自動的、集中的完成上述工作，不僅減輕工作人員的工作任務量，而且與人工相比，工作效率提高6～10倍左右。現代飛機所使用的材料加工難度均比較大，而大型飛機會更高的要求大尺寸孔的制備精度，機器人集成技術應用后，可降低加工難度，滿足精度要求，快速的完成各種連接工作。

（三）數字化裝配定位

在飛機制造工作中，裝配工作量占據50%以上，精確定位為除鉆鉚連接外重要工作。目前，精確定位工作的完成可以利用數字化技術、自動化設備，例如將工業機器人結合高精度測量設備，形成柔性夾持定位系統，保證定位的精確性。激光跟蹤儀屬于代表性的數字化光學設備，激光雷達、數字攝影照相機等均包含起其中，隨著該項技術與水平的不斷提升，精度可有效的控制在0.01mm/m范圍內，甚至更小[2]。小范圍內，定位零組件可在測量設備與機器人輔助下實現。

（四）噴涂

制造業中的噴涂工作已經比較廣泛的應用機器人，如汽車領域、造船領域等。近年來，飛機制造領域中也開始應用機器人集成技術，利用此項技術開展噴涂工作后，噴槍數量能夠減少30%～40%，噴涂速度得到明顯的提升，可更為容易、準確的操控，提高噴涂效果。美國B-2隱形戰機噴涂時，由于其尺寸比較大，若利用人工進行，將會耗費大量的時間、財力、物力，而且噴涂質量也無法保證，不過，其在實際噴涂過程中利用了機器人噴涂系統，顯著的提高了噴涂的精度，而且噴涂工作由多個機器人同時進行，促進工作效率的提升。

（五）數字化柔性裝配線平臺

飛機總裝過程中，各大飛機制造公司原有的大型固定裝配型架已經被替代，變成了自動化對接裝配系統，系統組成共包含三個部分，一是自動化定位器，由計算機控制，二是激光測量系統，三是控制系統，同時，在進行連接部位的裝配時，應用了機器人集成技術[3]。通過機器人集成技術的應用，對接裝備工作期間，多種工作均可充分利用其輔助作用，如精確定位工作、固定工作、檢驗工作等。對接平臺系統應用到飛機數字化生產線后，因其集中了智能機器人技術，機體裝配質量得到大幅度的升高，而且可通用于多種機型、不同尺寸的飛機裝配中。

結論

飛機裝配中，將數字化生產線與機器人集成技術結合之后，有利于促進裝配效率的提升，并增強裝配工作的質量與精度，提高整體裝配工作的效果，基于結合之后的優勢，其在飛機制造領域中將會具有更為廣闊的發展前景。

[1]張耀平,喬順成,陳金平,等.大飛機工裝數字化生產線[J].航空制造技術,2016,（Z1）∶64-68.

[2]李濤,李思寧.飛機復雜系統總裝的數字化工廠路徑探索[J].航空制造技術,2016,（10）∶41-47.

[3]李西寧,支劭偉,蔣博,等.飛機總裝數字化脈動生產線技術[J].航空制造技術,2016,（10）∶48-51.

石鑫（1984-），男，山東省肥城人，制造工程部國際合作組組長，主管工程師，本科，研究方向：飛機部裝、總裝、試飛。