李文權(quán)

摘要：為滿足大飛機(jī)數(shù)字化的發(fā)展需求，對大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析尤為重要。有鑒于此，本文通過對大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行研究，希望對促進(jìn)我國飛機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：大飛機(jī)；數(shù)字化裝配；關(guān)鍵技術(shù)

引言：

所謂的大型飛機(jī)主要分為兩種：一種是起飛重量大于100噸的運(yùn)輸飛機(jī)；另一種是座位數(shù)≥150的民航客機(jī)，一般情況下，民航客機(jī)的壽命可達(dá)9萬個(gè)小時(shí)，因而，這類飛機(jī)對于設(shè)計(jì)和裝配質(zhì)量提出了十分嚴(yán)格的要求。目前，飛機(jī)制造已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化和數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生了多種裝配技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了飛機(jī)的質(zhì)量和安全性能。因此，對大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析，具有十分重要的意義。

一、飛機(jī)數(shù)字化發(fā)展概述

技術(shù)發(fā)展是推動(dòng)飛機(jī)更新?lián)Q代的主要力量，也是確保新型飛機(jī)質(zhì)量和性能是關(guān)鍵。目前，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，飛機(jī)制造領(lǐng)域與信息技術(shù)相結(jié)合，推動(dòng)了飛機(jī)數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)度，尤其是在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段利用信息化和數(shù)字化技術(shù)，有利于提升飛機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量，強(qiáng)化飛機(jī)的設(shè)計(jì)效果[1]。其次，飛機(jī)零件加工制造業(yè)也初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，例如：數(shù)控機(jī)床零件加工車間的應(yīng)用就是其中的代表，利用計(jì)算機(jī)對零件加工進(jìn)行管理，相較于傳統(tǒng)的人工管理，其優(yōu)勢十分明顯，可以說，數(shù)控車間的使用，開創(chuàng)了飛機(jī)數(shù)字化裝配的先河。飛機(jī)生產(chǎn)數(shù)量也顯著增加。例如：波音777就是數(shù)字化裝配生產(chǎn)的代表機(jī)型。智能化的裝配制造，更是飛機(jī)制造業(yè)未來的發(fā)展方向。我國大飛機(jī)數(shù)字化發(fā)展進(jìn)度稍落后于國外，測量技術(shù)和測量設(shè)備是我國現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)，同時(shí)也是我國實(shí)現(xiàn)飛機(jī)數(shù)字化發(fā)展的前提條件。

二、大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

（一）三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段在飛機(jī)裝配車間，二維圖形技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用，二維圖形應(yīng)用的方向?yàn)檎故狙b配進(jìn)度，例如：飛機(jī)裝配進(jìn)度條、餅狀圖等，但是利用這種方式對裝配完成情況進(jìn)行展示，效果相對較差，無法對展示內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化分解，例如：人們在餅狀圖上，僅能看到整體裝配完成情況，卻無法看到單一部件裝配完成情況，然而，這些不足可以被三維可視化技術(shù)有效解決，將該技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)裝配進(jìn)度展示，不僅可以直觀展示出飛機(jī)裝配的完成情況，還能在虛擬環(huán)境下，采用不同的顏色，通過構(gòu)建三維模型的方式，對飛機(jī)裝配進(jìn)度進(jìn)行完美體現(xiàn)，其原理就是利用不同顏色代表不同的裝配組件。在進(jìn)行展示過程中，需要將車間裝配任務(wù)作為依據(jù)，增強(qiáng)模型的簡化程度，然后將簡化后的數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合，就可以構(gòu)建出一個(gè)展示裝配進(jìn)度的信息模型，系統(tǒng)會(huì)將該模型作為基礎(chǔ)，結(jié)合所采集的部件裝配狀態(tài)，為模型進(jìn)行上色，以此來提高模型的視覺渲染效果，從而讓模型一目了然，人們可以在短時(shí)間內(nèi)了解飛機(jī)裝配的詳細(xì)情況。

三維模型簡化技術(shù)是構(gòu)建飛機(jī)裝配可視化模型的關(guān)鍵技術(shù)，由于飛機(jī)在制造過程中，需要裝配大量的零部件，為進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)飛機(jī)裝配可視化的效率，對三維模型進(jìn)行簡化十分重要。簡化的內(nèi)容為兩點(diǎn)：一是對裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化；二是對結(jié)構(gòu)組件外形進(jìn)行簡化和處理。

處理工藝數(shù)據(jù)。飛機(jī)數(shù)字化裝配有一套標(biāo)準(zhǔn)的工藝和流程，并且裝配任務(wù)和工藝存在密切的聯(lián)系，二者是互相對應(yīng)的關(guān)系。因此，對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)性管理十分重要，而處理工藝數(shù)據(jù)就是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理的重要途徑。

飛機(jī)裝配進(jìn)度模型的構(gòu)建。上述提到過飛機(jī)裝配進(jìn)度信息模型由兩部分組成一是飛機(jī)裝配進(jìn)度簡化模型；二是靜態(tài)生產(chǎn)信息。將二者有效的結(jié)合起來，即可完成飛機(jī)裝配進(jìn)度信息模型的構(gòu)建。

（二）數(shù)字化測量技術(shù)

飛機(jī)裝配貫穿于飛機(jī)生產(chǎn)的始終，無論是在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段，還是飛機(jī)試驗(yàn)階段，飛機(jī)裝配都發(fā)揮著重要的功能[2]?？梢哉f，飛機(jī)裝配是一項(xiàng)系統(tǒng)且長期的工程。傳統(tǒng)的型架定位裝配方法，已經(jīng)無法滿足飛機(jī)數(shù)字化發(fā)展的需要。不利于保證新型號飛機(jī)的裝配質(zhì)量和生產(chǎn)效率。近些年，各種先進(jìn)的技術(shù)與飛機(jī)裝配技術(shù)相結(jié)合，形成了多種先進(jìn)的裝配技術(shù)，常用的技術(shù)包括以下幾種：一是，數(shù)控裝配技術(shù)；二是，激光定位裝配技術(shù)；三是，機(jī)器人裝配技術(shù)。這些先進(jìn)裝配技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使數(shù)字化測量技術(shù)成為了確保飛機(jī)裝配質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。在飛機(jī)數(shù)字化裝配過程中，應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)，可以對裝配設(shè)備和裝配工藝進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對加工參數(shù)的有效調(diào)整，在提高技術(shù)水平，降低裝配成本的同時(shí)，使大飛機(jī)數(shù)字化裝配的效果得到強(qiáng)化。

（三）自動(dòng)鉆鉚技術(shù)

自動(dòng)鉆鉚技術(shù)是大飛機(jī)數(shù)字化裝配的關(guān)鍵技術(shù)之一，其技術(shù)形式主要有以下兩種：一是結(jié)合柔性工裝設(shè)備，例如：機(jī)翼翼壁板機(jī)械柔性工裝，該工裝設(shè)備具有良好的開敞性，工作人員可以通過控制系統(tǒng)，對該工裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼的自動(dòng)化裝配和鉚接；二是將該技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化裝配系統(tǒng)中，有利于提高系統(tǒng)的柔性。例如：波音公司在進(jìn)行飛機(jī)機(jī)翼對接時(shí)，就應(yīng)用自動(dòng)鉚接技術(shù)，開發(fā)了一次性裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可移動(dòng)性和可拆卸性的特點(diǎn)，并且系統(tǒng)本身的重量較輕，便于移動(dòng)，利用該鉚接系統(tǒng)，可以同時(shí)完成多個(gè)鉚接裝配任務(wù)。現(xiàn)階段，自動(dòng)化鉚接技術(shù)呈繼續(xù)發(fā)展的態(tài)勢，由于傳統(tǒng)鉚接系統(tǒng)應(yīng)用成本較高，因此，飛機(jī)制造行業(yè)正在研制并開發(fā)低成本的飛機(jī)裝配技術(shù)，目前已知的技術(shù)包括以下幾種：一是機(jī)器人鉚接裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以不利用柔性工裝設(shè)備，直接對飛機(jī)部件進(jìn)行鉚接裝配，使裝配鉚接成本大幅度下降。二是誤差補(bǔ)償技術(shù)，誤差補(bǔ)償技術(shù)的功能在于確保自動(dòng)化鉚接裝配的質(zhì)量，因?yàn)樵谧詣?dòng)化鉚接裝配過程中，鉚接裝配質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，繼而會(huì)直接影響飛機(jī)質(zhì)量。但基于CAIAV5平臺開發(fā)的誤差補(bǔ)償技術(shù)，可以對各類影響因素進(jìn)行分析，并建立誤差補(bǔ)償模型，為修正鉚接裝配的誤差，提供了理論和數(shù)據(jù)幫助。并且，還可以將補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行處理整合，建立鉚接數(shù)據(jù)庫，從而使飛機(jī)鉚接裝配的效率和質(zhì)量得到提升。

結(jié)論：

綜上所述，大飛機(jī)裝配技術(shù)未來的發(fā)展方向就是數(shù)字化發(fā)展，對其大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，具有十分重要的意義和價(jià)值。對數(shù)字化裝配技術(shù)進(jìn)行研究，不僅要闡述其優(yōu)勢，更是要對關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行延伸，建立完整的技術(shù)體系，以強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，繼而確保飛機(jī)數(shù)字化裝配的質(zhì)量，推動(dòng)飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]宋利康，朱永國，劉春鋒，等.大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2016（05）：32-35+51.

[2]郭洪杰.飛機(jī)數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2015（17）：40-43.

（作者單位：中航飛機(jī)股份有限公司）