數字量傳遞協調技術在飛機制造中的運用初探

李研

（吉林化工學院，吉林吉林，132022）

1 飛機數字量裝配技術發展和優勢

數字量傳遞協調技術是飛機制造中的先進技術形式，可實現對分散零部件安裝整合，滿足集成化、一體化管理需求。飛機裝配工作對規范性要求較高，相關人員需要對設計環節進行優化，提升整體制造能力。實際裝配操作中，飛機零件具有種類多、裝配復雜特點，裝配技術要求較大。經過多年發展，飛機裝配技術明顯提升，數字量傳遞協調技術獲得穩定應用[1]。

計算機技術應用背景下，數字化技術滲透在各行各業，對提升生產效率產生深遠影響。裝配技術升級后，突破了傳統技術應用局限性，使得飛機裝配技術形式更為多樣化，滿足高效控制要求。飛機制造加工過程中，相關人員對數字量傳遞協調技術進行升級，確保整體化設計原則實現。相關技術被應用在設備裝配模型構建、序列規劃和維護管理全過程中，可幫助解決實際裝配中遇到的問題，是目前應用在飛機裝配中的先進技術形式。

2 數字量傳遞協調技術主要內容

2.1 數字化定義

飛機產品設計階段，設計部門和相關工作人員應構建數據產品信息庫，對飛機外形、結構和系統全機進行數字化定義，并對產品完整性進行定義，確保三維數據模型技術被廣泛應用。在結構化產品結構設計中，應重點關注產品外形、結構形狀，相對位置和連接形式等幾何信息和具體設計公差，并對構件之間拼接裝配關系、應用材料、尺寸和裝機數量等數據信息進行定義，確保技術應用可靠性，提升技術應用水平。飛機數字化裝配如圖1 所示。

圖1 飛機數字化裝配仿真技術

數字化裝配技術應用時，某集團使用PDM 系統，其軟件平臺為TC，結合計算機輔助產品管理系統CPMIS，使得數據信息完成實時傳遞和共享，確保數據一致性。通過對數字化技術應用，飛機制造質量提升，生產周期和成本降低，目前已經形成一套完整的飛機數字化裝配技術體系，通過對數字化互換協調技術、工藝規劃仿真技術，真正實現智能制造，有效提升飛機裝配水平[2]。

2.2 基于設備制造的并行工程

飛機制造實踐中，推行了并行系統，在設計階段對工藝技術進行提前介入，并對產品數字化進行定義，提升裝配設計能力。并行工程設計過程中，相關人員需要將定位孔、協調孔和裝配零件狀態等工藝要求及時提供給管理人員。設計部門能夠將上述信息納入到設計模型中，以此構建完整的數字化定義系統。相關技術應用，使得飛機數據源同步，具有協調性和一致性。

例如，將數字量傳遞技術應用在某飛機復雜蒙皮組合件中。蒙皮組合工藝分為三段，分別是鼓包蒙皮、側凹蒙皮和馬鞍蒙皮，屬于某新型飛機進氣道組合構件安裝步驟。使用材料為LF6M，共計76 根。實際工況為鼓包形蒙皮縱向翹曲高度為110mnm，側凹翹曲高度為100mm，馬鞍翹曲高度為115mm。為縮短加工周期，提高精度值，技術人員使用了數字化制造技術，將蒙皮加工過程中不同工序放入到同一模型體系中，并構建了多態模型基本數據庫，實現數字表達與實物相結合。

2.3 基于技術實例的數字量傳遞技術

飛機研究制造過程中，構建了以數字樣機為核心的制造方案，相關設計構件和內容明確如下：

例如，某民用客機零件制造中，使用數字量傳遞技術，優化機加零件、鈑金零件、外形和檢驗卡板加工流程。機加零件包括整體框架、整體梁和壁板。利用數字量技術后，相關人員可利用零部件的數據模型，完成數控編程等工作，對其進行數字量控制和檢測，相關操作將脫離傳統樣板，省略較多中間環節，不僅縮短了加工時長，而且提高了飛機零件加工準確度。

在鈑金零件的成形膜具中，操作人員可利用數字量技術，對零件數模進行三維設計，對其進行數控編程、加工和檢測，使得整個過程開展不再局限于樣板和標準樣件，只需設計相關加工參數即可。外形和檢驗卡板的設計、制造也可使用數字量傳遞協調技術，通過計算機系統輸入夾具工裝三維數據，完成制造加工。設計過程中，對全機導管進行程序文件編制，使用數模制造技術，使得總裝周期節約60d，有利于降低制造費用。在部件裝配之前，相關人員應做好協同工作，關注產品構型和配置等專業問題，通過協同工作環境優化，為單機工程零組件提供清單配置，使得工程信息更加豐富[3]。

數字量傳遞技術應用后，通過采取過程控制方法，能夠提升產品可操作性。產品數據化技術應用中，能夠及時發現問題，防止出現設備安裝檢驗不合理問題。相關技術應用也能夠預防工藝更改后造成的裝配周期過長問題，產品設計質量控制能力顯著提升。為規范工作環境、優化工作流程，相關人員構建了聯合工作平臺具體操作中，對設計、工裝、零件制造和飛機裝配等環節進行管理。為實現集中統一控制，相關人員在同一的坐標系下，對數字化模型預裝配技術進行應用，并對產品運動軌跡進行在線模擬。

3 飛機制造中應用的數字量傳遞協調技術

3.1 數字化標準工裝技術

標準工裝技術是飛機設計與裝配中應用的基礎技術，具體包括零部件形狀、尺寸控制。標準工裝零件與實際設計方案需要保證對應關系，并通過直觀立體形式對設計方案進行立體化呈現，相關技術應用為飛機零件裝配協調提供技術指導，使得裝配工作精確度獲得提升。隨著技術發展，目前多使用數字化標準工裝技術，對技術方法進行升級，滿足制造可靠性要求。

相關人員利用3D 幾何模型可實現對平面設計方案的立體化處理，可確保零件尺寸、形狀在多個角度上互換協調，并構建了基于標準工裝件的坐標系統和幾何模型，實現零件設計到生產加工各環節的智能化調整。數字化標準工裝技術應用，也可為零件設計與協調提供最新路徑，防止零部件在加工中出現質量問題，確保裝配協調效果最大化。

標準化工裝技術應用不僅能夠調整零件設計尺寸，而且提高制作工作效率，滿足一體化裝配需求，使得飛機裝配制作成本降低。在數字化工裝技術應用過程中，相關人員應構建完善數據庫，通過數據資源整合為后期裝配工作提供指導。實踐裝配作業中，由于不同技術個體差異較強。如鈑金類零件加工中，可使用傳統模擬量協調法；而結構復雜零件則推薦使用數字量協調法，二者相互配合能夠達到理想化工裝效果，有效提升了飛機制作裝配能力。

3.2 公差并行設計技術

在飛機制作中，相關人員對構件公差值進行明確是技術應用關鍵，設計裝配公差影響飛機質量。實際中，相關人員考慮到裝配工作較為復雜，涉及范圍較廣，對公差數值進行規范，確保公差符合行業標準。

公差并行設計中，相關人員將成本作為重要評價指標，其主要控制目標是降低成本，實現經濟效益。同時，應用合理的技術和加工方法，確保設計公差合理性。具體操作中，應確保設計公差與工序公差約束條件真實可靠，并對相同約束條件進行合并。飛機制作中，考慮的約束條件主要有公差約束、加工方法、余量和加工精度等等，并對裝配功能和生產批次等條件進行明確，使得設計加工作業合理性。

基于此，構建加工成本優化設計條件，明確目標函數。假設第ij 零部件加工公差為Cij，則構建目標函數，記錄為Cij：Cij=fc（δij），公式中i=1,2，3，...，n；j=1，2,3，...mi。δij 表示第i 個零件工序j 的公差。mi 為第i 個零件工序個數。此時經過計算，加工成本C= ∑ ni= 1∑ mij=1Cij 。對加工條件進行約束，控制變量輸出特征，此時需要滿足Xi=hx，倘若考慮公差極值的影響，則約束方程變為Xi= ∑ mij=1δij 。設計過程中，相關人員也需要考慮余量約束，即上一道工序和現有工序之間的加工尺寸差值，現實條件中，由于加工尺寸不固定，因此需要對余量值進行控制，降低誤差影響。

3.3 三維偏差建模技術

三維偏差建模技術同樣使用公差方式進行定義，為確保設計加工科學性，對建模技術進行優化設計，創新應用了三維立體化技術，確保模型構建直觀高效。飛機零件裝配中，部分構建外觀較為復雜，為不規則曲面，為增加控制能力，對曲面進行了三維建模，通過明確約束條件、構建泰勒級數、定位點位置和零件偏差位置關系，可準確了解三維空間狀態，滿足裝配中靈活調整需求。

實踐經驗表明，采用三維偏差模型，對裝配質量進行強化，可提高裝配工作有效率，裝配效果得到進一步鞏固，對飛機結構部件穩定性形成積極影響。通過構建偏差模型，零件裝配協調質量獲得顯著提高[4]。

為提升偏差控制水平，相關人員將數控編程系統應用在飛機結構件三維模型構建中，通過升級控制技術，使得模型中的缺陷被快速識別，并提出自動化檢測方法，根據結構缺陷特點，提出針對性修復方法。基于建模技術應用，可獲取模型構建機理，并對模型參數進行提取，由此對規則進行判定，確保模型設備合理。以規則匹配算法的方式對檢測數模中提取出參數進行對比，倘若與對比數據具有較高匹配度，則說明存在此類缺陷，倘若不匹配則說明相關缺陷不明顯。

為確保工作管理制度的高效落實，相關人員應注重數字量傳遞協調技術應用價值。各單位在標準化管理規范下，形成有效可控制的工作流程機制，具體包括定義審核、控制標準和流程驅動等內容，并對目前工作機制進行創新，明確飛機裝配過程中存在的設計問題，零件制造單位及相關業務部門應嚴格參考此項工作方案，組織相關工作，提升整體工作能力。

數字化裝配協調技術應用，主要解決了零組件數量較多，裝配協調環節多等問題，對飛機產品裝配準確率提升，貢獻了主要力量，滿足裝配協調互換條件。為確保裝配技術應用可靠性，相關人員采用多樣化的裝配協調技術，并對現有工藝設備進行完善，使得項目本身設計能力提升。相關技術方法應用，也優化了傳統制造管理流程，有利于部門之間協調分工。