飛機大部件裝配中干涉問題研究

徐龍

摘 要：飛機大部件的裝配研究中，裝配方法和裝配順序是裝配的工藝，而裝配中的干涉問題是裝配的分析，本文研究分析飛機大部件的干涉問題，通過干涉測量技術，點云模型的建立，再對干涉問題分析，最終制訂解決方案，將飛機裝配中的干涉避免掉。

關鍵詞：干涉測量技術；點云模型；干涉分析與解決方案

中圖分類號：V262 文獻標志碼：A

1 干涉測量技術

飛機部件的干涉測量技術在飛機裝配中廣泛使用，利用CAD/CAM、模擬仿真等技術，干涉檢查的目的如下：

（1）檢測飛機部件是否有碰撞的現象。

（2）如果檢測部件會發生碰撞，碰撞的部位是什么。

（3）檢測兩個不接觸部件的最小安全距離。

（4）通過一個部件的運動和位置，根據模型求另一個部件的位置。

干涉的測量技術有以下幾種：

（1）靜態碰撞檢測，干涉最基本的檢測就是碰撞，靜態干涉是干涉檢查的基礎，在干涉的檢測中不論部件是運動還是靜止的，都是轉換為靜態干涉，它是對檢測對象進行求交測試，降低部件的復雜性，將運動學排除外。

（2）多次干涉檢測方法，這種方法是在運動干涉檢測技術中最簡單的測量技術，它的原理是在對象運動軌跡上進行采樣，每個樣品位置重復多次使用靜態干涉技術。

（3）掃略體干涉檢測，這種方法是對飛機部件在一段時間或周期內沿著一條軌跡運行，在這個運動中占有的空間位置，這個空間位置就是掃略體，通過這個模型進行軌跡分析，判定是否發生干涉。

干涉檢測的流程與分析如圖1所示。

2 點云模型

統計學是分析模型最基本的學科，它是通過大量隨機現象中分析出規律性，通過這個規律來進行特征分析，在統計中，應用點云模型是最有效的手段，點云模型包括大量的隨機點。

點云模型統計是通過形狀特征進行提取，形狀特征可以分為二次曲面（平面、球面）、自用曲面、旋轉面和拉伸面等。

點云模型在飛機蒙皮對接中干涉問題上最有效，通過點云邊特征的提取方法，包括蒙皮邊上的離散點，再根據點云數據切片獲取二維界面數據，分析飛機蒙皮的位置，確定是否干涉。

在對飛機蒙皮邊特征分析中，相鄰的兩個曲面在邊特征上的連續性可以分為G0連續和G1連續和不連續的邊，不連續的又叫懸邊，一般是不存在的，G0邊又叫尖邊，G1叫光滑邊，如圖2所示。

3 干涉分析與解決方案

飛機大部件的干涉問題分析是避免在實際裝配中影響飛機的制造，在分析完成之后還需要制定解決方案，例如是維修還是重新加工，又或者重新調姿等。

在飛機裝配中有數量和尺寸巨大的零件，同時內部的結構也復雜，加工過程也困難，制造完成要求零件必須滿足使用和裝配要求，通過干涉技術將零件加工之前需要調整的位置都完成，避免二次加工，飛機大部件的干涉問題主要是發生在桁條、梁、框以及蒙皮這些位置。

飛機干涉問題研究中，蒙皮的干涉是最難處理的，蒙皮的尺寸大，相對剛度和強度又小，在裝配中還容易產生變形，對于蒙皮的裝配一般是采用某種導向機構的插入裝配，這樣可以避免進行干涉，在蒙皮與蒙皮的對接裝配中，蒙皮之間的間隙要求要嚴格。

在飛機零件的加工中或者裝配中，有些會產生變形，例如梁和框，會在零件部裝的時候產生裝配誤差和裝配變形，導致零件無法順利裝配，如果在飛機的實際裝配中產生干涉，需要有相應的解決方案，在裝配之前通過掃面進行干涉分析，在實際裝配中，如果沒有發生干涉，可以直接裝配，如果有干涉情況發生，可以通過修配或者墊片進行裝配修復，通過調整滿足最后的裝配，具體裝配解決方案流程如圖3所示。

結論

飛機部件的裝配干涉可以總結分為兩種，一種是蒙皮對接的干涉，另一種是互插裝配干涉，通過對這些干涉問題的分析，總結設計出一套裝配干涉的檢測方案，在對干涉進行數據分析，從裝配特征和零件結構上解決裝配干涉問題，進而指導飛機的裝配，提高裝配效率和降低返工率。

參考文獻

[1]巖石.依然.大飛機數字化裝配技術[J].航空制造技術，2010（18）：32-33.

[2]鄒冀華，劉志存，范玉清.大型飛機部件數字化對接裝配技術研究[J].計算機集成制造系統，2007，13（7）：1367-1373.

[3]柯映林，范樹遷.基于點云的邊界特征直接提取技術[J].機械工程學報，2004，40（9）：116-120.

[4]王巍，賀平，萬良輝.飛機柔性裝配技術研究[J].機械設計與制造，2006（32）：35-37.