數字化技術在飛機裝配中的應用研究

李婉麗

摘 要：為了適應現代航空制造業的發展，新一代的飛機必須要采用“以裝配為核心，以零件精確制造為支撐，以數字化技術為基礎”的精確制造技術體系。數字化測量技術已成為現代飛機數字化裝配技術的重要組成部分，是實現現代飛機制造全數字量傳遞的重要保證之一。

關鍵詞：數字化技術；飛機裝配；應用；研究

現代飛機的裝配設置中，匯集了各種高新技術，是人類現代工業科技發展的重要成果與此同時也推動了我國航空工業的發展，是我國經濟和國防建設的一道戰略性發展防線。現在隨著數字化技術的發展，飛機的裝配設計中也開始進行了數字卡技術的使用，并在此基礎上得到了持續的發展。現在飛機的裝配領域中，新材料、新技術等數字化不斷運用和發展，推動了我國飛機裝配的發展，也帶動了相關高新制造業的蓬勃發展。

一、飛機裝配概述

結合尺寸協調的原則，在按照技術要求的前提下，組合飛機的零件或組件，將其連接并形成完整的裝配件或整機的一個過程就是飛機裝配。因為社會需求、市場競爭和科學技術一直在進行不斷的發展，對于飛機的裝配技術也是一種推動。到目前的發展中，飛機的裝配技術經歷了從人工裝配到半自動化裝配，最后到自動化裝配的歷程，目前飛機裝配中引進了柔性裝配，推進了裝配技術的新的發展進程。飛機裝配一般采用的是型架裝配，以此對產品的準確度和互換性進行保證，在改善其勞動條件的基礎上，實現裝配工作生產率的大幅度提高，降低其成本。飛機裝配的設計標準是對裝配件準確性定位和互換性要求的保證，同時也要保證工人裝配操作的便捷性，提高其工作效率。

二、數字化技術在飛機裝配中的應用

（一）自動化鉆鉚

飛機裝配中運用的數字化技術之一就是自動化的鉆鉚技術，這一技術主要有三種應用系統：基于全自動托架的自動鉆鉚系統、龍門式自動鉆鉚和內外雙機器人筒段鉆鉚系統。基于全自動托架的自動鉆鉚系統有C框和D框這兩種形式，其由全自動托架的五坐標定位系統和自動鉆鉚機組成。典型的自動鉆鉚機通常是由設備本體和具有上下鉆鉚功能的執行器來組成，功能強大。而全自動托架的自動鉆鉚系統主要運用在飛機機翼壁板的裝配上。龍門式自動鉆鉚系統的組成部分有龍門式五坐標定位系統、末端執行器和柔性工裝。可以依據工件的擺放位置將其分為臥式和立式兩種類型。該系統還有一種特殊的形式機身半筒段環鉚系統，運用的是圓弧狀的環形龍門結構，適合對飛機壁板進行鉆鉚后組成機身的半筒段。而內外雙機器人筒段鉆鉚系統有兩套平行剛性支撐軌道，一套在產品的蒙皮外側，另一套則會伸入到產品內部，并在上面各放置一套鉆鉚機器人。目前飛機自動化裝配中運用的最關鍵的高新技術裝備就是飛機自動鉆鉚技術。

（二）柔性組件裝配

不同于以往剛性固定且手工化的飛機裝配，柔性的組件裝配是數字化、自動化、可移動的。在滿足低成本的制造要求下，柔性裝配技術可以快速的適應并生產研制可重組的模塊化的先進裝配，其特點是數字化、自動化和集成化，在現在飛機的裝配技術中歐式一個新的發展領域。飛機數字化裝配的柔性組件工裝就是在飛機裝配中，采用的基于協調產品數字量尺寸體系的一種模塊化、可自動調整重組的裝配，它可以提高工裝產品的變化能力，降低生產成本，縮短其準備周期。按功能可以將柔性工裝系統的構成劃分為兩大模塊：靜態框架和動態模塊，靜態框架模塊由標準件和連接件組裝形成，是已經模塊化的框架，奠定了工裝系統的基礎，動態模塊要結合產品的實際需求來設計，因此其自由度多，可以運用可調整的連接裝置將其附著在靜態框架上，再結合產品間不同的配置和動態模塊，使其適應同類的產品需求。作為飛機數字化柔性裝配系統中的重要組成部分，柔性組件裝配的工作原理是：在柔性工裝中上裝并夾好裝配部件，在待裝配件的基準點進行光學靶鏡的安裝，并通過運用該系統對激裝配件上測量到的的光學目標點的具體位置進行控制，通過數據處理進行信息傳遞，然后載進行分析和解算，對其裝配件裝配位置的修正值進行把握。通過運動控制系統將修正值傳遞，在驅動柔性工裝定位裝置后，實現裝配件的精確定位。

（三）數字化測量技術

1.激光跟蹤儀

激光跟蹤測量儀一開始是進行汽車裝配的設計，但其性能優越，就開始運用到航空領域。在進行大尺寸空間坐標測量時，激光跟蹤儀的測量精度高，可以達到5×10-6的精度。激光跟蹤測量儀進行工作運行時，由光源出發的激光束，在經過兩個旋轉鏡后，就會投向反射器。而反射回來的一部分光會在參考光的干涉下對反射鏡的相對位移進行測量，另一部分光則會投向感應器，將差動信號輸到馬達中，通過控制旋轉鏡的轉角，保證激光束可以一直指向反射鏡的中心。

2.三維激光掃描

該技術主要用來對現存的所有大小物體進行數字化的快速掃描，有這些特點：對于空間現存物體的三維數字化信息可以進行快速的獲取，并構建數據庫，對需要測量的物體進行三維測量和分析；掃描速度快且精度高；由于其運用的是紅外激光，在沒有光亮的條件下就可以進行影像和座標數據的獲取；將單點測量嗨為面式和體式測量；快速獲取三維物體的影像和方位信息。

三、結語

目前數字化測量技術在國內的大型數字化項目開始有了應用和實施，在近些年來也應用在飛機裝配技術中來，在飛機部件裝配的各個環節都進行使用，并將其運用到技術、生產和質保體系中來，保證其每個環節的精度和數字化。在飛機裝配領域中運用數字化技術，在保證飛機裝配準確度的同時，也提高了其生產效率，推動了飛機裝配領域的發展。

參考文獻：

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