飛機大部件自動對接裝配技術

周華

【摘??要】本文從基于自動對接裝配技視角出發，論述了航空裝配生產線的關鍵技術。基于航空裝配生產線的建設是一個復雜系統工程，其在構建過程中和驗證過程中需要參考系統工程和智能制造實施方法論。因此，系統工程和智能制造是未來飛機自動裝配生產線需要加大研究的方向。

【關鍵詞】飛機;大部件;自動對接;裝配技術

前言

當今航空工業迅猛發展，飛機的研制任務日益增多，航空運輸業的快速發展帶來新型飛機需求量的急劇增長，傳統的機庫式飛機裝配模式，各個工序之間相互影響、互相牽制，直接影響物料、人員、設備、工具等的高效使用，導致現場問題反饋和處理緩慢、裝配周期長，這樣的裝配模式已無法適應現代飛機快速研制的要求。為滿足新的業務需求和挑戰，一種基于精益制造的先進航空自動裝配生產線應運而生。

1飛機制造中測量技術的發展及應用

1.1飛機制造的數字化測量技術

隨著測量技術和測量設備的快速發展，許多高效率、高精度的飛機數字化測量技術在飛機制造領域得到廣泛的應用。一些光學檢測技術取得較大發展，其相關的儀器設備，如全站儀、水準儀、GPS接收機、數字掃描儀、激光雷達掃描測量系統、激光跟蹤儀、機器視覺測量系統等已普遍應用在國內外許多飛機制造領域。對于一些大飛機、特種飛機，傳統的測量方法已無法滿足其精度要求，數字化集成的測量技術得到快速的發展和應用，尤其是采用數字化測量系統與自動調姿控制系統組合的方式，不僅可以克服測量范圍大、測量次數多而精度低的矛盾，還可以快速獲得測量結果，不僅加快了工作效率，還大大提高了飛機對接精度及裝配質量。

1.2數字化測量技術在裝配中的應用

飛機的裝配過程大致可以分為以下幾個階段，從最初的產品設計、工藝方案的確定、工藝準備、大部件生產、大部件對接裝配和全機總裝等過程許多飛機，在部件裝配過程中，大量采用數字化滑軌爬行機器人自動鉆鉚技術，裝配夾持工裝和鉆鉚設備從結構和功能上集成一體，而且自動化程度越來越高，形成大規模的飛機部件數字化自動鉆鉚裝配生產線;在總裝過程中，采用柔性數字化裝配系統，集成工裝和測量系統，實現飛機姿態調整和測量系統的融合，飛機的數字化裝配大幅減少了飛機裝配所需的工裝數量和種類，如AG600飛機總裝型架，采用柔性支撐定位系統工裝，是飛機數字化裝配系統的典型代表，通過在飛機機身上設置測量點，通過激光跟蹤儀測量這些測量接頭位置信息，轉化到飛機坐標系下進行比較分析，從而實現對飛機各部段對接時的狀態調整。此數字化柔性調節工裝大大減少協調標準工裝、定位工裝、測量工裝、檢測工裝的數量。

2三大部段對接及測量方案介紹

2.1AG600對接方案介紹

AG600飛機全機結構大部件：機頭、中機身、后機身、機翼，柔性支撐定位裝置主要是用于完成三大機身部段、機翼（先裝中央翼）的對接工作。每個部段上分別設置4個工藝接頭，工藝接頭不但起到定位測量姿態調整的作用，還起到部段吊運、與工裝連接的功能。工藝接頭連接采用的是球頭結構，柔性裝配定位系統采用的是球窩結構，通過自動控制系統實現同步升降的調節功能，通過手動絲杠調節實現手動微調功能。本文主要介紹三大部段的對接，首先把中機身吊裝在柔性支撐定位裝配系統上，通過測量中機身上的測量點和對接面上的測量點，進行調整姿態，把中機身調到飛機理論位置;然后吊裝機頭，通過測量機頭上的測量點位置和對接面的筒型周邊設置測量點，把機頭調整到理論對接安裝位置的Y向400mm（長桁搭接為300mm，給定100mm的安全距離）的位置，通過柔性支撐定位裝配系統實現飛機的機頭向中機身方向水平移動400mm，這時進行兩大部段的對接;最后，后機身吊裝到柔性支撐定位裝配系統上，通過測量后機身上的測量點位置和對接面的筒型周邊設置測量點，把后機身調整姿態到可裝配狀態Y向遠離中機身400mm的距離，然后通過柔性支撐定位裝配系統實現飛機的后機身向中機身方向水平移動400mm，這時進行后機身與機身的對接，到此實現三大部段的對接裝配工作。

2.2AG600對接測量方案介紹

機身的裝配測量分左、右兩側，本測量方案將機身左側的測量方法進行詳細說明，而機身右側的測量方法則與機身左側測量方法相同即可。機身左側的整個測量過程需由跟蹤儀在4個不同位置上完成測量，其中位置1對機頭的姿態進行裝配測量;位置2對機頭和中機身進行裝配測量;位置3對后機身姿態進行裝配測量;位置4、5對中機身和后機身進行裝配測量;所有測量的理論坐標值與測量坐標值此處不做詳細分析。

2.3AG600對接過程測量儀器放置規劃

2.3.1定位跟蹤儀位置

確立跟蹤儀位置

（X=1000;Y=–400;Z=–2096.482），建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系，坐標系公差為±0.01mm，

2.3.2定位跟蹤儀位置

確立跟蹤儀位置（X=32835.625;Y=–6224.849;Z=–2096.482），建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系，坐標系公差為±0.01mm。

2.3.3定位跟蹤儀位置

確立跟蹤儀位置（X=32835.625;Y=–6224.849;Z=–2096.482），建立坐標系。跟蹤儀通過地面基準點用最佳擬合的方法建立坐標系，坐標系公差為±0.01mm。

2.3.4定位跟蹤儀位置

確立跟蹤儀位置（X=12966.616;Y=–3076.854;Z=–2096.482），建立坐標系。

結束語

飛機的裝配測量系統中，以激光跟蹤儀組建的測量系統以其高效率、高精度融合自動調姿系統等優勢取代了傳統的測量方法，它代表了飛機制造裝配測量技術發展的方向。隨著飛機制造業的不斷發展，應用數字化裝配和激光跟蹤儀相融合的檢測方法的優越性將不斷凸現，實現從飛機產品設計到裝配的全數字量的傳遞。

參考文獻：

[1]鄒冀華，許國康.大型飛機裝配中的數字化測量系統分析和研究[J].航空制造技術，2010，53（3）：49–53.16，59（16）：41–47.

[2]李西寧，胡匡植，李維亮，等.飛機數字化柔性裝配工裝技術[J].航空制造技術，2013，56（12）：40–43

（作者單位：中航飛機股份有限公司）