爱游戏电竞平台
飞机数字化装配技术综述

发布于:2024-03-02 23:28:16  来源:爱游戏电竞平台  点击量:14次

  传统的飞机制造是利用模线—样板—标准样件—各种生产工装,把飞机的设计的基本要求(各种数据)传递到最后产品上的。全机理论模线和结构模线体现着飞机的理论外形及全机的协调关系,西方国家称之为“主几何”。各种以实物形式出现的标准样板(外形样板、切面样板和夹具样板等)和标准样件(标准样件,标准量规和标准平板)等标准工装称之为“主工装”,意即用来制造生产工装的工装。

  在飞机制造中使用的数字化测量系统有:数控坐标测量机,电子经纬仪测量系统,光学准直仪系统,激光自动跟踪仪系统,激光雷达扫描仪,数字照相测量系统和室内GPS系统。

  它们在飞机装配线中主要用来测量和定位各种工艺装备,或直接用来定位飞机的被装配构件,是飞机数字化装配系统的重要组成部分,也正是空客公司提出的3个装配关键技术之一——先进定位技术。

  飞机的装配过程是一项复杂的系统工程,涉及飞机设计、工艺计划、零件生产、部件装配和全机对接总装的全部过程。

  飞机装配的难点是首先要解决零部件装配过程中的互换协调问题,这在新机研制中尤为突出。为解决这一个问题,要明确以下一些概念:

  协调准确度是指2个飞机零件、组合件或部件之间相配合部位的实际几何形状和尺寸相符合的程度,此种相符合的程度越高,则协调准确度越高。

  这种以数字化钻铆装配中心为基础而建立的无专用型架定位装配工作站(或数字化自动铆接装配生产线),是在综合运用数字化设计制造技术、整体结构件精确制造技术等基础上,将激光跟踪测量定位系统与自动化伺服控制管理系统等先进的技术集成为一体来完成大部段壁板的数字化钻铆装配工作,彻底改变了传统的飞机设计与制造理念。

  4.部件对接数字化钻铆系统件对接数字化装配有其特殊性,难度也较大,部ຫໍສະໝຸດ Baidu对接数字化钻铆系统比较少。

  我国的飞机装配技术基本上还沿用传统的方法,数字化装配技术的应用还处于起步阶段,这样的情况严重地影响着我国飞机制造技术的发展。由于飞机数字化装配技术涉及飞机设计、零部件制造、装配工艺规划、互换协调技术、数字化测量系统、自动控制和计算机软件等众多先进的技术,因而难度较大,所以,在一定意义上,飞机的数字化装配是数字化技术最后需要攻克的堡垒,它将从根本上改变传统的飞机装配技术,能够说是飞机制造的一次革命性的变革。参考文献:

  长期以来,飞机壳体结构以钣金件为主,采用“软壳”式或“半硬壳”式结构,如苏-27飞机。由于钣金件刚性小,在装配过程中需采用大量复杂的型架等工艺装备来保证飞机结构的形状和尺寸。因此,在飞机生产中,零部件的装配作业和部件对接装配一直是最费时费力的一个重要环节。据统计,飞机装配成本在产品总成本中的比重可达40%,装配工作量一般约占全机工作量的一半。

  过去,我国主要进行封闭式的军用飞机的研制和生产,难以与国际上大型的飞机制造公司做先进装配技术的交流。虽然近几年来我国飞机制造厂为波音和空客等公司做飞机零部件的转包生产,零星地看到和学到了一些数字化装配技术,但是缺乏对先进装配技术的系统化研究,对国外先进装配技术的发展和应用情况也了解不多,仅满足于能把飞机制造出来,基本上还是沿袭着过去几十年来批生产的手工作坊模式,沿用着根据实物样件以模拟量形式传递零部件的形状和尺寸,采用大量复杂的型架做定位和夹紧的传统手工装配方法。因此,装配技术已成为中国飞机制作的完整过程中的最薄弱环节,而飞机装配是整个飞机制作的完整过程中的关键,所以它严重阻碍着我国的飞机制造技术发展。为此,我们近10年来对国外先进飞机数字化装配技术进行了广泛的资料收集和系统的分析,并且与工厂结合进行了一定的研究,在此,对先进的飞机数字化装配技术的有关问题作一简要论说。

  很明显,飞机装配过程中应用各种先进的技术就是要提高零件、组合件或部件之间相配合部位的协调准确度。那么,哪些配合部位需要较高的协调准确度呢?怎样决定这些配合部位呢?这涉及关键特性的概念。

  产品的互换协调是飞机制造中最突出的问题,它引起大量返工和产品质量的明显问题,成为影响产品制造周期的根本原因,据此提出关键特性的概念。关键特性是材料、零部件或过程的特征变化对产品的互换协调影响最大的特性。关键特性必须是用计量或计数数据可测量的。根据关键特性概念制定飞机关键特性分解树,是飞机制作的完整过程中互换协调的依据。

  无论是现代大型民用运输机还是军用战斗机,从大型组件(如大型机翼和机身壁板、机翼大梁、飞行操纵面组件等)到大部件装配和机身的对接装配过程中,大量采用数字化自动钻铆系统。这些数字化自动钻铆系统的特点是,针对具体装配对象的特点,其装配工装和钻铆设备从结构和功能上看完全是一体化的,而且自动化程度慢慢的升高,形成大规模的飞机部件数字化自动钻铆装配线。

  由于飞机不同部件的尺寸和外形有着非常大的差异,为了更好的提高钻铆装配质量和工作效率,各飞机制造公司纷纷研制出装配工装和钻铆连接设备从结构到功能上高度一体的数字化自动钻铆装配系统或部件的专用自动化钻铆装配线。例如英国的空客公司A380机翼壁板的数字化钻铆装配生产线条这样的机翼壁板钻铆装配生产线;再如波音公司专门为B777翼梁铆接装配研发的第二代大型自动化工装设备,它的特点是工装设备一体化的柔性装备,即左右翼的前后梁都可以在此装备上进行铆接装配,这是波音公司为保证翼梁铆接装配质量的必备设备。

  [1]周祖德,余文勇,陈幼平.数字制造的概念与科学问题.中国机械工程,2001.

  [3]阎晓彦.第六届上海国际工博会—数字制造展剪影.机械工人.冷加工,2004.

  [4]江征风,吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术.组合机床与自动化加技术,2005.

  1.数字化自动钻铆技术的发展数字化钻铆系统近几年来有了迅速的发展,由原来结构相对比较简单、功能单一的带托架自动化钻铆机发展成为装配工装和钻铆连接设备从结构到功能上都高度一体的数字化自动钻铆系统。数字化钻铆系统自动化程度的提高,不仅提高了飞机的装配效率,也是保证飞机装配质量的重要技术手段。

  2.建立数字化钻铆装配中心欧美主要的飞机制造公司飞机的年产量达几百架,为了更好的提高飞机装配效率,对铆接工作量很大的飞机机身一类壁板,其形状相似、但尺寸不同的板件,常在厂房内建立自动化程度很高的数字化钻铆装配中心,这是自动化钻铆装配线的主要组成部分。

  我国飞机的装配问题相对于零件制造更为突出。现阶段,虽然我国数字化设计制造技术有了局部应用,激光跟踪仪也开始应用到飞机装配型架的安装过程中。但从总体情况去看,我国的飞机装配技术基本上仍然沿用原苏联在上世纪50、60年代的飞机装配技术,使制作的完整过程中的很多问题和矛盾堆积到飞机的最后装配中,飞机的装配周期和质量难以保证。

  数字化协调方法也可称数字化标准工装协调方法,是一种先进的基于数字化标准工装定义的协调互换技术,将保证生产用工艺装备之间、生产的基本工艺装备与产品之间、产品部件与组件之间的尺寸和形状协调互换。

  数字标工协调法需通过数字化工装设计、数字化制造和测量系统来实现。利用数控加工、成形制造出零件外形和所有的定位元素。在工装制造时,通过数字测量系统(如激光跟踪仪、电子经纬仪、数字照相测量和室内GPS等设备)实时监控、测量工装或产品上相关控制点(关键特性)的位置,建立起产品零部件基准坐标系统,并在此坐标系统中将工装或产品上关键特征点的测量数据和3D模型定义数据直接作比较,分析出空间测量数值与理论数据的偏差情况,作为检验产品是不是合格及进一步调整的依据。