飛機部件數字化裝配技術研究現狀與思考

吳江瓏 楊強

摘要：飛機部件裝配技術隨著技術水平的不斷提高，經歷了由人工裝配、半自動化裝配、數字化裝配的歷程，并且必將實現智能化裝配。就目前而言，飛機部件數字化裝配是技術主流，基于此，本文就飛機部件數字化裝配技術的研究現狀進行闡述與分析，并且以此為基礎，就飛機部件數字化裝配技術的發展與應用提出自己的思考。

關鍵詞：飛機部件；數字化裝配；柔性裝配

前言：

飛機部件的裝配過程十分復雜，包括飛機結構、飛機零部件、飛機零部件對接總裝等全部環節，飛機數字化裝配系統是以軍用飛機與民用飛機的實際情況及結構特點為基礎，在全面考量飛機配件數字化生產、模擬仿真與測量技術的前提下，所形成的飛機無型架定位裝配技術，以滿足對于飛機配件的數字化裝配要求，及相應的數字化控制與管理需求。

1.飛機部件數字化裝配技術的研究現狀

1.1測量輔助裝配

飛機部件的數字化裝配技術在應用與發展中，測量輔助裝配這種新的工藝工法逐漸產生并加以應用，該裝配技術是以測量飛機部件的測量系統來實現對于飛機部件的有效定位，構建相應的數字模型，并且實現對于裝配對象的有效測量，獲得相應的數據信息，對飛機部件裝配的位置進行有效定位與位置調整，以滿足飛機部件裝配的工藝要求。

首先，測量輔助裝配技術的應用需要構建相應的數字化測量系統，通過該系統對飛機部件裝配過程中的具體位置進行識別，收集其相應的姿態信息與幾何信息，通過該集成控制系統來將該三維幾何信息與相應的標準模型進行有效對比，以實現對于飛機部件裝配的有效指導與調整；其次，測量輔助裝配技術的應用，需要采用虛擬化的基準體系，該基準體系通過數字化的測量系統，打造相應的虛擬坐標，在進行飛機部件對接的同時，通過對飛機部件結構上的相應目標位置進行實時測量，對測量數據進行有效分析，明確與虛擬基準相對應的位置坐標，在對飛機部件進行移動的過程中，就可以通過對該位置坐標信息進行有效檢測來明確部件的具體位置。

1.2無型架裝配技術

無型架裝配是當前飛機部件數字化裝配的重要技術組成，該技術的源于Airbus公司，在技術應用過程中，無需采用相應的工裝設備，而是需要通過一些定位技術與夾緊設備進行技術應用，在這個過程中所使用的設備與工具都是通用設備。無型架數字化裝配技術應用中心的構建，需要軟件與硬件相互結合，并且搭配以相應的數字化工裝與相應的裝配技術，具體包括三個方面：

其一，柔性裝配平臺，該平臺的建設采用了通用性的裝配型架，在實際的應用應用中具有較好的通用價值，可以實現關鍵部件的快速更換與快速應用，同時可以實現對于裝配部件的精準定位與位置調整；其二，數字化測量系統，該系統的構件包括部件定位跟蹤設備、數據測量設備、輔助測量系統等，可以實現對于裝配部件的具體位置加以精準定位與跟蹤測量，以確保裝配部件的有效控制；其三，數據處理系統，采用了專業的計算機與相應軟件系統，所構建的計算系統可以實現對于裝配對象特征的有效識別，合理設計相應的部件裝配方案，進行相應數據的分析與計算，合理處理反饋數據信息[1]。

2.飛機部件數字化裝配技術的研究思考

2.1機翼與機尾類部件柔性裝配

飛機部件數字化裝配技術的進一步發展，在于柔性裝配技術的有效應用。在機翼類部件的柔性裝配過程中，可以按照機翼的具體規格與結構進行劃分，包括翼盒數字化裝配與機翼前后緣的數字化裝配技術。前者是需要以移動平臺為基礎，與相應的激光導引定位作為輔助，以實現對于翼盒類部件的數字化裝配；后者是以機器人制孔系統與柔性定位系統為基礎，實現對于機翼前后緣類部件的有效裝配。除此之外，機翼類部件的柔性裝配技術還包括機翼類部件的數字化對接，需要以相應的支撐結構為基礎，合理調整機翼的不同位置實現機翼的數字化對接與裝配。

就目前而言，飛機平尾與垂尾類部件的裝配過程中，主要使用大量的復合材料部件，在實際的部件裝配時，會產生眾多的裝配交點，產生較為明顯的厚度變化，相關部件之間的協調關系也較為復雜，針對這種情況，在平尾與垂尾類飛機部件進行柔性裝配時，可以通過柔性裝配的高精度數字化配件加工與生產平臺與自動化的制孔系統來確保機尾部件裝配的精準性。

2.2機身類部件柔性裝配

根據一般飛機的基本結構，對機身類部件進行劃分，其柔性裝配的具體機身部件包括：機頭、中機身與后機身。其中，機頭部件的柔性裝配由于其較為復雜的外形曲率變化與較高的協調性要求，需要通過先進的測量裝置來運用其柔性裝配技術，通過數字化方法來實現機頭給部件之間的有效對接與單元對合；中機身部件的柔性裝配是飛機部件柔性裝配中最為重要的組成部分，具體包括相應的成立部件與氣密艙段，在裝配的過程中，需要切實保障裝配后飛機航向與展向的精準性，可以采用智能調姿與自動鉆鉚技術，同時可以保證其中機身的強度、壽命與氣密性；后機身部件的柔性裝配，同樣由于其外形曲率的較大變化，以及后機身與平尾及垂尾之間之間精準對接的較高要求，需要采用數字化測量、智能制孔等先進技術以保證外形對接與相應交點的精準性[2]。

2.3大部件柔性對接

飛機大部件的柔性對接包括三種類型：其一，柱式結構的自動化對接，要求采用相應工裝，具備較好的分散性與敞開性，通過定位器進行支撐，可以實現對于飛機部件產品進行有效調整與定位，其定位器與飛機部件產品之前采用相應的工藝作為支撐，并且通過伺服電機來實現不同方向的驅動。采用三臺工藝支撐設備就足以滿足飛機大部段的有效支撐與定位的要求；其二，塔式結構的自動化對接，由于該結構物具有較大的體型，在進行運動調整的過程中需要采用相應的側面支撐與飛機部件驅動方式，需要承擔較大的承載質量；其三，混聯結構的自動化對接，這一技術現階段正在應用于波音737飛機的總裝過程中，在技術應用時，無需與部件直接相連的定位設備，而是通過托架連接部件，進而通過對于托架來實現飛機部件的有效調整。在技術的應用過程中，部件調整時具有更好地受力條件，并且更加有利于飛機部件產品的設計與部件安裝。

2.4飛機部件智能化裝配技術

就目前而言，不斷發展的智能化技術將成為飛機部件裝配技術的未來發展方向，并且隨著技術應用水平的不斷提升而不斷推動飛機生產與制造水平的提升，不斷推動飛機性能與安全效果的提升。智能化裝配技術的應用方向包括：其一，面向智能化裝配的職能設計技術，是根據飛機產品的構想與理念，構建相應的產品仿真虛擬模型，并以模塊化設計理念進行部件設計，根據產品設計與生產的性能要求加以優化，保證其功能性的同時，減少技術風險；其二，在智能裝配工裝設備方面，通過智能化技術來實現工藝裝配的智能化與自動化實現，采用嵌入式系統進一步加強人機交互效果[3]。

結語：

我國出于進一步推動航空事業發展的需求，提出了“大飛機”戰略，隨著該戰略的逐漸落地與實施，以及軍事飛機研制事業的開展，在飛機生產、部件加工與部件裝配的各個環節都提出了較高的要求，這種情況下，人工裝配與半自動裝配已經無法滿足飛機生產水平不斷提高情況下的飛機性能與安全要求，就需要采用數字化飛機部件裝配技術來進一步提高飛機裝配質量與效率。

參考文獻：

[1]梅中義，黃超，范玉青.飛機數字化裝配技術發展與展望[J].航空制造技術，2015（18）：32-37.

[2]符剛，肖慶東，荊道艷，李光麗.智能制造技術在飛機部件數字化裝配中的應用[J].航空制造技術，2014（S1）：5-8+15.

[3]周養萍，亓江文.飛機部件數字化裝配技術研究現狀與思考[J].機械制造，2013，51（08）：38-41.