數(shù)字化裝配技術(shù)及工藝裝備在大型飛機(jī)研制中的應(yīng)用

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1、ApplicationofDigitalAssemblyTechnologyandProcessEquipmentinLargeAircraftDevelopment中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司成書民張海寶西北工業(yè)大學(xué)康永剛成書民現(xiàn)任中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司工藝研究所所長。近年來．參與了中航工業(yè)航空科技發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃研究、《航空制造工程手冊一飛機(jī)裝配》分冊修訂、中國商飛大型客機(jī)C919項(xiàng)目聯(lián)合論證等工作。參與轟六系列、飛豹系列、新舟系列、新支線、大客等型號研制。先后3次榮立中航工業(yè)新機(jī)研制個(gè)人三等功。l

2、O航空制造技術(shù)·2014年第22期大型飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)與裝備的應(yīng)用實(shí)施，突破了數(shù)字化裝配關(guān)鍵核心技術(shù)，以及組件、部件和總裝配數(shù)字化裝配工藝裝備的研制技術(shù)，提高了大型飛機(jī)裝配的生產(chǎn)效率和相應(yīng)組部件的裝配質(zhì)量，同時(shí)減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工藝裝備數(shù)量。針對大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大、裝配難度大、裝配質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，國外在新型號研制過程中已經(jīng)普遍采用了數(shù)字化裝配技術(shù)，相關(guān)技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)了組件、部件和總裝配的全面應(yīng)用Ill。A380、A400M、B787、A350、F一22和F一35等新型軍民機(jī)大量地應(yīng)用柔

3、性裝配工裝、自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)、數(shù)字化測量系統(tǒng)、數(shù)字化移動(dòng)系統(tǒng)、離線編程和仿真軟件等進(jìn)行自動(dòng)化裝配，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的高質(zhì)量、高效率裝配，并大幅減少了飛機(jī)裝配所需的標(biāo)準(zhǔn)工裝和生產(chǎn)工裝[2-5]o如波音737新一代飛機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備減少80％，F(xiàn)一35研制中減少了95％，法國達(dá)索公司Falcon的傳統(tǒng)工裝減到￡QyE盡s工Q基Y．j!量_

4、盟零；同時(shí)大幅提高了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，如B747機(jī)翼裝配精度由原來的10．16mm提高到0．25mm，提高了近50倍；B777客機(jī)的238個(gè)項(xiàng)目利用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬裝配工

5、程思想，研制周期從8年縮短到5年，裝配周期縮短50％16-7]o我國大型飛機(jī)具有高質(zhì)量穩(wěn)定性、高可靠性的需求，為了提高飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率、降低研制成本，飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)和裝備在大型飛機(jī)研制中的應(yīng)用勢在必行，同時(shí)大型飛機(jī)研制周期短、工作量大的特點(diǎn)又為數(shù)字化裝配技術(shù)與裝備的應(yīng)用提供了應(yīng)用平臺。在飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)體系框架指導(dǎo)下，圍繞大型飛機(jī)研制特點(diǎn)和需求，針對組件裝配、部件裝配、總裝配的技術(shù)特點(diǎn)和工藝需求，開展了數(shù)字化裝配關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的研究和應(yīng)用，形成了典型的組件、部件、總裝配數(shù)字化

6、裝配工藝裝備系統(tǒng)，并在大型飛機(jī)研制中的開展了創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐。大型飛機(jī)數(shù)字化裝配工藝需求分析1組件裝配工藝需求分析傳統(tǒng)的飛機(jī)組件基本上都是采用整體剛性型架進(jìn)行裝配，用型架卡板定位零件和控制飛機(jī)的外形，采用剛性定位器確定零件的位置．采用標(biāo)準(zhǔn)平板保證對接分離面的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，采用標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)保證交點(diǎn)的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。這種裝配技術(shù)勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，所使用的工裝、設(shè)備通用性差，難以滿足小批量、多機(jī)種的生產(chǎn)需要。在壁板裝配制孔方面，主要以手工制孑L為主，制孔效率低。手工制孑L方法不能確保制孔鉆頭軸線與工件表面垂直

7、以及鉆頭的準(zhǔn)確定位，制孔時(shí)容易出現(xiàn)斜孑L、偏孔等問題，制孑L質(zhì)量依賴于操作工人的技能水平，制孑L精度、質(zhì)量穩(wěn)定性差。我國大型飛機(jī)對研制周期、裝配質(zhì)量、連接精度技術(shù)的深入應(yīng)用。等提出了更高的要求，迫切需要自動(dòng)化裝配連接技術(shù)支持。在壁板裝配連接方面，主要采用手動(dòng)鉚槍進(jìn)行手工連接裝配，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。手動(dòng)鉚接時(shí)由于施鉚力不均勻、受力部位不一致可能出現(xiàn)偏釘、歪釘，甚至導(dǎo)致鉚接失敗，鉚接質(zhì)量穩(wěn)定性差。2部件裝配工藝需求分析傳統(tǒng)的飛機(jī)部件裝配依靠剛性裝配型架來定位，依靠人工制孑L來連接。其協(xié)調(diào)方式以設(shè)計(jì)

8、圖樣為基礎(chǔ)，通過模線、樣板等模擬量進(jìn)行協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)較多，路線較長，且多為實(shí)物協(xié)調(diào)，各環(huán)節(jié)誤差積累后，易產(chǎn)生不協(xié)調(diào)問題，嚴(yán)重情況下會影響到裝配的準(zhǔn)確度，并且這種誤差積累的原因很難透徹分析和清晰描述。而飛機(jī)部件數(shù)字化裝配則依靠數(shù)控定位器定位，依靠數(shù)控設(shè)備或人工制孑L進(jìn)行連接。協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)少，協(xié)調(diào)路徑短，且均以數(shù)模(數(shù)字量)進(jìn)行協(xié)調(diào)，所有零件、工裝均按照同一數(shù)模制造，相應(yīng)誤差積累小，裝配準(zhǔn)確度高。3飛機(jī)總裝工藝需求分析傳統(tǒng)的飛機(jī)總裝生產(chǎn)模式針對不同裝配件采用了大量復(fù)雜的、硬性的、專用的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)工裝和裝配

9、工裝，其可變性、可重構(gòu)性差，無通用性且成本高，主要缺點(diǎn)是：(1)飛機(jī)部件，特別是大型飛機(jī)大部件笨重，人工推動(dòng)困難，效率低；(2)對接裝配質(zhì)量不高，手工操作時(shí)，對接面上孑L銷配合精度不高，常造成強(qiáng)行擠壓裝配，易產(chǎn)生應(yīng)力，對疲勞強(qiáng)度影響大；(3)對接裝配協(xié)調(diào)采用模擬量傳遞方式，協(xié)調(diào)問題較多；(4)工裝研制周期長；(5)全機(jī)測量工作往往安排在裝配工作完成后，不能有效做到全生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。因此，迫切需要飛機(jī)數(shù)字化裝配面向大型飛機(jī)研制的數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)總體體系結(jié)構(gòu)主要包括飛機(jī)數(shù)字化