宋杰

【摘?要】數(shù)字化裝配技術(shù)的出現(xiàn)極大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)裝配工藝不足，在裝配精度、效率、經(jīng)濟(jì)性上都得到明顯改善。從目前技術(shù)發(fā)展水平上看，主要問題依然集中在安裝調(diào)姿上。在數(shù)字化裝配過程中，要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛機(jī)6個(gè)空間自由度位置及姿態(tài)的精準(zhǔn)控制，并對(duì)整個(gè)作業(yè)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督和記錄。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī);數(shù)字化;裝配

前言

對(duì)接安裝作業(yè)位于飛機(jī)裝配的末端，安裝質(zhì)量在一定程度上決定了飛機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。相較于飛機(jī)研發(fā)，有關(guān)裝配的技術(shù)水平比較滯后。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用給裝配技術(shù)創(chuàng)新帶來新的切入點(diǎn)，有必要對(duì)相關(guān)工藝進(jìn)行研究。

1飛機(jī)數(shù)字化對(duì)接安裝工藝優(yōu)勢(shì)

首先，數(shù)字化對(duì)接安裝工藝采用激光測(cè)量系統(tǒng)，定位飛機(jī)的位置和形態(tài)，對(duì)比分析后再以站位控制系統(tǒng)調(diào)整到指定位置。基于數(shù)字化技術(shù)的對(duì)接安裝平臺(tái)及調(diào)整定位裝置的精確度極高，有效規(guī)避傳統(tǒng)對(duì)接安裝過程中需反復(fù)手動(dòng)調(diào)整位置的麻煩，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)定位。其次，飛機(jī)數(shù)字化對(duì)接安裝平臺(tái)中設(shè)置電動(dòng)機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)位置及姿態(tài)的調(diào)整依靠專門的數(shù)字化調(diào)整裝置及定位裝置完成，大大減輕作業(yè)人員的工作強(qiáng)度，安裝對(duì)接工作自動(dòng)化水平明顯提升，節(jié)約人力資源成本。最后，數(shù)字化對(duì)接安裝在精準(zhǔn)測(cè)量的狀態(tài)下進(jìn)行，不涉及傳統(tǒng)裝配過程中依靠人眼及工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作的過程，裝配誤差被控制在最小范圍內(nèi)，飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率更高。

2數(shù)字化裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析

2.1現(xiàn)狀分析

1）新品研制設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)缺少協(xié)同。目前，在設(shè)計(jì)完成并審簽下發(fā)后，才開始進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，因此對(duì)于設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的裝配干涉問題及裝配工藝性問題不能提前發(fā)現(xiàn)。

2）新品的研制裝配周期不能有效控制。由于設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)不在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行，且目前的工藝設(shè)計(jì)主要為二維裝配工藝設(shè)計(jì)形式，因此在新品研制時(shí)特別是對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品的裝配是否存在干涉、裝配順序是否合理等，均在實(shí)際裝配過程中才能暴露出來，從而影響新品的研制進(jìn)度。

1.2實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

1）引入新的工藝設(shè)計(jì)模式，基于三維工藝方法提升工藝設(shè)計(jì)能力，形成三維裝配仿真動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配工藝的理解更加透徹。

2）實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工藝數(shù)據(jù)的交互和協(xié)同應(yīng)用，在設(shè)計(jì)研制階段，實(shí)現(xiàn)利用三維工藝設(shè)計(jì)提前分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝問題，避免材料、工時(shí)的浪費(fèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)基于工藝BOM進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和工藝資料管理。

3）實(shí)現(xiàn)工藝信息向生產(chǎn)制造過程的推送，從而實(shí)現(xiàn)集設(shè)計(jì)—工藝—制造為一體的數(shù)字化技術(shù)路線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可視化裝配指導(dǎo)，避免錯(cuò)裝、漏裝，提高裝配效率和裝配質(zhì)量。

3裝配單元空間六自由度調(diào)姿路徑規(guī)劃技術(shù)

裝配單元空間六自由度調(diào)姿的目的是為了定位，即確定裝配單元在飛機(jī)坐標(biāo)系內(nèi)的位子。確定裝配單元在飛機(jī)坐標(biāo)系內(nèi)的位姿后，需要將該姿態(tài)與設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行比較，以確定其姿態(tài)的符合性。若裝配單元實(shí)際測(cè)量的姿態(tài)不符合設(shè)計(jì)數(shù)模，則需要就其姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其符合數(shù)模。從一個(gè)姿態(tài)到另一個(gè)姿態(tài)的變化，裝配單元需要運(yùn)動(dòng)一定的路徑。將裝配單元想象成為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從一點(diǎn)到另外一點(diǎn)可以通過多個(gè)路徑實(shí)現(xiàn)，其中一條路徑是最優(yōu)化的，選擇這條最優(yōu)化路徑的過程就是調(diào)姿路徑規(guī)劃。

數(shù)字化裝配平臺(tái)完成各項(xiàng)裝配操作。數(shù)字化對(duì)接安裝工藝流程中的裝配平臺(tái)相較于傳統(tǒng)平臺(tái)新增以電力驅(qū)動(dòng)的鏈條傳動(dòng)裝置，在提高飛機(jī)裝配精確性的基礎(chǔ)上，減輕作業(yè)人員工作壓力。在實(shí)際工作中，數(shù)字化裝配平臺(tái)需根據(jù)裝配機(jī)型進(jìn)行量身定做，借助數(shù)字化調(diào)整裝置，對(duì)飛機(jī)位置、姿態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，保證裝配過程安全性和精確性。

數(shù)字化安裝流程為：第一，飛機(jī)整機(jī)調(diào)姿。第二，飛機(jī)機(jī)調(diào)姿安裝。將飛機(jī)吊裝至指定調(diào)整位置并固定。激光測(cè)量系統(tǒng)與集成管理中心協(xié)同作業(yè)，計(jì)算當(dāng)前飛機(jī)姿態(tài)調(diào)整所需的參數(shù)。管理中心依照得出的數(shù)據(jù)，向數(shù)字化裝配平臺(tái)中的調(diào)整裝置下達(dá)調(diào)資指令，改變飛機(jī)方位。作業(yè)人員啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)按鈕，傳動(dòng)系統(tǒng)將飛機(jī)向指定位置推進(jìn)，進(jìn)入接近發(fā)動(dòng)機(jī)固定支架時(shí)，配合手搖方式進(jìn)行慢速推進(jìn)直至飛機(jī)達(dá)到指定位置[2]。固定飛機(jī)，集成管理中心向各子系統(tǒng)下達(dá)安裝完畢指令，子系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，完成安裝操作。第三，安裝后檢查。對(duì)飛機(jī)姿態(tài)的精確度進(jìn)行檢驗(yàn)，并進(jìn)行通電檢查，確保飛機(jī)裝配達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。

4總裝脈動(dòng)生產(chǎn)線發(fā)動(dòng)機(jī)安裝案例

以大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配為例，對(duì)一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配系統(tǒng)進(jìn)行介紹?；跀?shù)字化技術(shù)的大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝徹底打破以往以鋼絲繩吊裝發(fā)動(dòng)機(jī)的形勢(shì)，消除發(fā)動(dòng)機(jī)吊裝過程中因柔性擺動(dòng)而導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置難以控制、安裝精度不足的問題，真正實(shí)現(xiàn)可控的數(shù)字化發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)姿過程。目前被提出的新型數(shù)字化裝配系統(tǒng)結(jié)合剛性提升結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)、數(shù)字化調(diào)控系統(tǒng)、氣懸浮柔性補(bǔ)償?shù)饶K，依照發(fā)動(dòng)機(jī)與吊掛之間的連接形式，將前端主交點(diǎn)設(shè)計(jì)為鉛錘銷軸與球鉸連接，預(yù)留間隙有限;將后端設(shè)計(jì)為插頭與插耳連接，預(yù)留單邊縫隙2mm，以提供更大的運(yùn)動(dòng)靈活性。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)快速、精準(zhǔn)對(duì)接可通過對(duì)兩交點(diǎn)依次進(jìn)行精確調(diào)姿，以前交點(diǎn)為主，在完成一個(gè)交點(diǎn)3準(zhǔn)確對(duì)接之后，再對(duì)其他交點(diǎn)的對(duì)接姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，其余自由度通過自動(dòng)補(bǔ)償即可完成調(diào)姿。此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝還將發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)輸、調(diào)姿、對(duì)接、保護(hù)等工作相整合，在安裝安全性、便捷性上提升明顯，可用于大中型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)快速、精確對(duì)接。隨著相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展，該工藝將在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配領(lǐng)域得到進(jìn)一步的推廣。

結(jié)束語

飛機(jī)安裝對(duì)接數(shù)字化有其必然性和必要性，有利于提高飛機(jī)機(jī)裝配精度、降低裝配難度并控制裝配成本。數(shù)字化對(duì)接安裝工藝的研發(fā)和應(yīng)用極大填補(bǔ)了我國飛機(jī)自動(dòng)化裝配領(lǐng)域的空白，逐漸提高飛機(jī)裝配能力與自主研發(fā)能力間的匹配程度，促進(jìn)航空事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙永濤.飛機(jī)數(shù)字化裝配中工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界，（10）：202-203.

[2]郭寶林.淺談基于數(shù)字化技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，（18）：36-37.

（作者單位：中航飛機(jī)股份有限公司）