大型飛機(jī)壁板組件先進(jìn)裝配技術(shù)

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1、論壇大型飛機(jī)壁板組件先進(jìn)裝配技術(shù)王巍，俞鴻均，谷天慧(沈陽(yáng)航空航天大學(xué)航空航天工程學(xué)部，沈陽(yáng)110136)【摘要】隨著技術(shù)引進(jìn)與柔性工藝裝備的研發(fā)，壁板組件裝配已經(jīng)初步應(yīng)用自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)。但是制造企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的剛性工裝工藝流程設(shè)計(jì)和單獨(dú)的自動(dòng)鉆鉚工藝設(shè)計(jì)，并沒有研發(fā)、設(shè)計(jì)面向自動(dòng)鉆鉚機(jī)的柔性工裝，從而未能充分利用自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)。針對(duì)壁板組件裝配現(xiàn)狀，采用預(yù)裝配與全自動(dòng)鉆鉚機(jī)相結(jié)合的工藝流程方案，基于PDM的一體化工藝設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)三維MBD技術(shù)的工藝設(shè)計(jì)集成管理。開展了壁板組件裝配先進(jìn)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)及鉆鉚過程的應(yīng)用研究，初步研究了自動(dòng)鉆鉚機(jī)

2、與柔性工裝集成并鉚接裝配壁板組件技術(shù)，并闡述了壁板組件快速裝配過程中仿真技術(shù)的應(yīng)用，為大型飛機(jī)壁板組件快速精確裝配提供參考。關(guān)鍵詞：壁板組件；自動(dòng)鉆鉚；柔性工裝DOI：10．16080住issnl671—833x．2016．05．042王巍沈陽(yáng)航空航天大學(xué)航空航天學(xué)部教授．主要研究方向?yàn)閿?shù)字化飛機(jī)制造技術(shù)、飛機(jī)裝配工裝的通用性及模塊化設(shè)計(jì)。隨著自主研發(fā)與制造大型飛機(jī)項(xiàng)目的順利開展，引進(jìn)國(guó)際化航空先進(jìn)制造技術(shù)的同時(shí)，我國(guó)大型飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)得以快速發(fā)展。大型42航空制造技術(shù)·2016年第5期飛機(jī)具有壁板組件曲面復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、空間較開敞

3、、氣動(dòng)布局穩(wěn)定性和組件裝配質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，對(duì)先進(jìn)裝配技術(shù)的需求迫在眉睫。由于壁板組件裝配的質(zhì)量要求與本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，國(guó)外各大飛機(jī)制造廠采用壁板組件先進(jìn)裝配技術(shù)，如波音、空客、法航及龐巴迪等大型軍民用飛機(jī)的機(jī)身與機(jī)翼壁板組件、冀梁組件等廣泛采用了先進(jìn)裝配工藝、自動(dòng)鉆鉚、柔性裝配及裝配仿真分析等技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)并完成了壁板組件高質(zhì)量、高效率及低成本的裝配。面對(duì)航空企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的國(guó)際形勢(shì)，我國(guó)在研制大型飛機(jī)壁板組件數(shù)字化裝配系統(tǒng)時(shí)需要綜合考慮裝配效率、系統(tǒng)柔性、設(shè)備成本等因素?。飛機(jī)壁板組件數(shù)字化、自動(dòng)化的裝配應(yīng)用研究較為廣泛，隨著技術(shù)引進(jìn)與

4、柔性工藝裝備的研發(fā)，壁板組件裝配已經(jīng)初步應(yīng)用自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)。本文討論自動(dòng)鉆鉚機(jī)與柔性工裝集成鉚接裝配壁板組件技術(shù)，并闡述壁板組件快速裝配過程中仿真技術(shù)的應(yīng)用，以期為大型飛機(jī)壁板組件快速精確裝配和大部件裝配技術(shù)研究提供參考。壁板組件裝配先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)目前在大型飛機(jī)新型號(hào)研制中，裝配工藝設(shè)計(jì)采用MBD技術(shù)，即通過三維模型表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，在三維模型上標(biāo)注尺寸、定義公差、注釋加工信息等，取消傳統(tǒng)的二維圖樣【2】。針對(duì)飛機(jī)壁板組件裝配工藝而言，由于壁板、長(zhǎng)桁及隔框等零組件裝配曲度大、結(jié)構(gòu)開敞等自身特點(diǎn)，單純通過二維圖紙和傳統(tǒng)的三維數(shù)模表達(dá)很難完成裝配

5、工藝規(guī)劃的準(zhǔn)確實(shí)施，而壁板組件裝配工藝又是分塊壁板對(duì)接及飛機(jī)大部件對(duì)接裝配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其裝配工藝設(shè)計(jì)與精確的實(shí)施較重要。新型號(hào)飛機(jī)壁板裝配先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的剛性工裝裝配產(chǎn)品的工藝流程設(shè)計(jì)或采用典型的剛性工裝對(duì)壁板預(yù)裝配，使用自動(dòng)鉆鉚機(jī)完成壁板組件鉚接裝配。采用基于PDM一體化三維工藝設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)基于MBD的壁板組件裝配工藝規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)及指令開發(fā)，使得裝配工藝流程設(shè)計(jì)通過MBD技術(shù)一體化集成平臺(tái)完成【3】。新型號(hào)飛機(jī)壁板裝配先進(jìn)工藝(圖1)采用預(yù)裝配與全自動(dòng)鉆鉚機(jī)相結(jié)合的工藝流程方案，基于PDM的一體化三維工藝設(shè)計(jì)采用三維CAPP系

6、統(tǒng)作為先進(jìn)裝配工藝方案的編制工具，三維CAPP編制的壁板組件裝配工藝界面包括壁板零組件及工藝裝備結(jié)構(gòu)化參數(shù)信息、裝配工藝流程、裝配輕量化模型、裝配使用柔性工裝及自動(dòng)鉆鉚機(jī)型號(hào)、實(shí)物圖片及容差分配的方式等可視化信息通過PDM系統(tǒng)平臺(tái)集成管理。同時(shí)壁板組件裝配三維工藝數(shù)據(jù)通過與自動(dòng)鉆鉚機(jī)、柔性工裝及數(shù)字化測(cè)量設(shè)備等制造執(zhí)行系統(tǒng)銜接，可以將輕量化模型發(fā)布到數(shù)字化、柔性化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，壁板組件裝配現(xiàn)場(chǎng)的操作者可以通過數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，瀏覽可視化3D工藝流程，執(zhí)行裝配操作。壁板組件裝配先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括工藝設(shè)計(jì)軟件，

7、裝配工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、流程管理及與三維CAPP、MES與ERP的集成系統(tǒng)。通過PDM集成系統(tǒng)完成工藝流程設(shè)計(jì)，工藝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)裝配工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行EBOM管理，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行PBOM／MBOM／AO／F0數(shù)據(jù)管理，完成工藝流程仿真干涉檢驗(yàn)，將問題反饋至工藝設(shè)計(jì)更改系統(tǒng)進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)更改PBOM時(shí)PDM系統(tǒng)能夠自動(dòng)提示工藝編制人員進(jìn)行工藝優(yōu)化修改。壁板組件工藝設(shè)計(jì)人員可從PDM系統(tǒng)直接啟動(dòng)工藝編輯環(huán)境進(jìn)行編輯工作。壁板組件裝配工藝編輯環(huán)境直接利用PDM系統(tǒng)管先進(jìn)工藝裝配流程工藝數(shù)據(jù)的發(fā)放露壁板組件裝配先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)裝配工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集工藝

8、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理EBOM管理數(shù)據(jù)的二次分發(fā)管理、、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．__-一工藝設(shè)計(jì)更日信息處理壁板組件壁板組件預(yù)裝配人機(jī)工程自動(dòng)鉆鉚裝配PDM工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成裝配工藝設(shè)計(jì)流