飛機大部件自動對接裝配技術（二）

馬國祥　王小利

【摘??要】飛機大部件智能裝配能力建設是一項復雜的系統工程，需要采用科學的方法進行整體的規劃建設與全局的持續優化。飛機大部件智能裝配能力建設涉及領域多、范圍廣，多學科、多專業交叉融合特點顯著，是一項復雜的系統工程。近年來，飛機智能裝配能力建設已實現相當程度的單點技術突破與應用，但并未達到全局最優，亟需采用科學的方法對智能裝配體系能力建設進行整體規劃與全局優化。

【關鍵詞】飛機;大部件;自動對接裝配技術

前言

一代飛機，一代技術，現代飛機功能要求朝著超機動、超巡航、長壽命、高可靠、高隱身的方向發展。新一代飛機在材料、結構、工藝、功能上都與上一代飛機有很大的差異，復合自動化、數字化裝配系統建設方面，以清華大學、浙江大學、中國航空制造技術研究院為代表的單位，面向新一代飛機裝配需求研發了飛機大部件對合、部件自動制孔等數字化裝配系統，解決了裝配過程中的瓶頸問題。裝配車間智能管控研究大多集中在智能裝配排產、倉儲管理與物流調度算法等方面，而對體現管控智能的基于大數據挖掘的自主決策分析、基于仿真模型的數字孿生技術方面的研究較少，也尚未實現成熟的工程應用。

1飛機發動機數字化對接安裝工藝優勢

首先，數字化對接安裝工藝采用激光測量系統，定位飛機發動機的位置和形態，對比分析后再以站位控制系統將發動機調整到指定位置。基于數字化技術的對接安裝平臺及調整定位裝置的精確度極高，有效規避傳統對接安裝過程中需反復手動調整發動機位置的麻煩，實現快速、精準定位。其次，飛機發動機數字化對接安裝平臺中設置電動機構，發動機位置及姿態的調整依靠專門的數字化調整裝置及定位裝置完成，大大減輕作業人員的工作強度，安裝對接工作自動化水平明顯提升，節約人力資源成本。最后，數字化對接安裝在精準測量的狀態下進行，不涉及傳統裝配過程中依靠人眼及工作經驗進行操作的過程，裝配誤差被控制在最小范圍內，發動機裝配質量和效率更高。

2飛機發動機數字化對接安裝工藝難點

飛機發動機裝配作業系統化程度非常高，裝配過程復雜，在裝配過程中涉及到大量的零部件。由于發動機裝配質量直接關系到飛機發動機性能的發揮及運行安全，因此對其裝配過程的要求非常嚴格。裝配過程中各道工序必須充分協調、聯系，以此來保證發動機裝配質量。在部分飛機發動機裝配項目中，裝配順序非常靈活，以往采用人工裝配的方式需要涉及到較多的作業人員，工序繁雜，受到人員行為、作業環境等因素的影響，發動機安裝位置及姿態誤差過大、需反復調整、發動機與機身結構相磕碰的問題時有發生，導致飛機發動裝配進度及質量受到嚴重影響。飛機發動機裝配過程帶有離散性、小體量等特點，近年來飛行設備不斷發展革新，發動機型號固定，其組建制造對精度的要求更高，型號相對單一可進行互換。在新型號發動機的裝配上，由于其裝配工藝設計尚未成熟，且無足夠的裝配經驗可供參考，裝配過程不確定性因素更多，影響裝配質量及效率。

3飛機發動機數字化對接安裝規劃設計

3.1規劃設計要點

我國飛機發動機數字化安裝對接工藝研究起步較晚，在之后的規劃設計中，應重點關注以下內容：①由我國自主研發的大型軍民航空器還處于研制階段，目前，對發動機的需求量還無法得出準確的估計，因此在設計脈動總裝線時，建議采用模塊化的設計方案，完成工藝重構及檢測發展成熟后，再依照規劃進行大規模建設。②飛機發動機脈動總裝流程可被總結為飛機整機調姿、發動機調姿安裝、安裝后檢查（主要進行姿態檢查和通電檢查），規劃設計需重點關注該流程中的調姿和檢查環節，并對二次裝配過程中，各零部件的識別和存放方式進行創新。③飛機發動機裝配生產線需與發動機的具體型號相適應，隨著新型發動機研發任務的深入，型號更換、結構調整等工作頻繁開展，此時就需要總裝脈動線進做出一定的調整以適應新的發動機裝配需求。想要實現不同規格、型號的發動機在同一生產線上進行裝配，提高總裝線的靈活性是關鍵。例如，融入多種用途的柔性工裝，以降低工裝存儲空間，滿足柔性裝配、靈活裝配的需求。同時，將下線功能及修理系統的完善考慮到規劃設計當中。

3.2總裝脈動生產線發動機安裝案例

以大型飛機發動機裝配為例，對一種新型的發動機裝配系統進行介紹。基于數字化技術的大型飛機發動機安裝徹底打破以往以鋼絲繩吊裝發動機的形勢，消除發動機吊裝過程中因柔性擺動而導致的發動機安裝位置難以控制、安裝精度不足的問題，真正實現可控的數字化發動機調姿過程。目前被提出的新型數字化裝配系統結合剛性提升結構、支撐系統、數字化調控系統、氣懸浮柔性補償等模塊，依照發動機與吊掛之間的連接形式，將前端主交點設計為鉛錘銷軸與球鉸連接，預留間隙有限;將后端設計為插頭與插耳連接，預留單邊縫隙2mm，以提供更大的運動靈活性。飛機發動機快速、精準對接可通過對兩交點依次進行精確調姿，以前交點為主，在完成一個交點3準確對接之后，再對其他交點的對接姿態進行調整，其余自由度通過自動補償即可完成調姿。

結束語

綜上所述，我國在智能裝配領域各單點技術域上緊跟國外研究成果，突破了一系列關鍵技術并取得重要成果，特別是以數字化裝配、裝配仿真為代表的智能裝配技術已實現工程應用。然而，飛機大部件智能裝配能力建設涉及領域多、范圍廣，多學科、多專業交叉融合特點顯著，是一項復雜的系統工程，現階段單點技術突破與應用并不等于全局最優，如何采用先進的方法對智能裝配體系能力建設進行整體性規劃、全局性優化，已迫在眉睫。

參考文獻：

[1]王青，梁琴，李江雄，等.飛機數字化裝配機翼姿態評價及調整方法[J].浙江大學學報（工學版），2014，48（7）：1287–1294.

[2]卜泳，鄒方，劉華東，等.蓬勃發展的數字化裝配—中航工業制造所數字化裝配技術發展現狀[J].航空制造技術，2014，57（23/24）：54–56.

（作者單位：1.中航飛機漢中飛機分公司部件廠;2.中航飛機漢中飛機分公司制造工程部）