飛機數(shù)字化柔性裝配中的數(shù)字測量技術(shù).pdf

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1、管論壇嘲uM飛機數(shù)字化柔性裝配中的數(shù)字測量技術(shù)DigitalMeasurementofAircraftDigitalFlexibleAssembly北京航空航天大學機械工程及自動化學院梅中義朱三山楊鵬梅中義北京航空航天大學機械工程及自動化學院副教授．博士．畢業(yè)于北京航空航天大學航空宇航制造工程專業(yè)，主要從事飛機數(shù)宇化裝配與測量技術(shù)．飛機數(shù)字化設計與制造技術(shù)等方面的研究與開發(fā)工作。飛機裝配是一項技術(shù)難度大、涉及學科領(lǐng)域多的綜合性集成技術(shù)，在很大程度上決定了飛機的最終質(zhì)量、制造成本和周期，是整個飛機制造過程的關(guān)鍵和

2、核心技術(shù)?，飛機裝配勞動量占整個飛機制造勞動量的50％以上。飛機裝配過程就是將大量的44航空制造技術(shù)·2011年第17期采用基于數(shù)字化測量技術(shù)的飛機數(shù)字化裝配測量系統(tǒng)不僅可以大幅度提升現(xiàn)代飛機數(shù)字化裝配的質(zhì)量和效率，而且更能適應上層的飛機數(shù)字化設計。從而打通從設計、制造到裝配的數(shù)字化、一體化流程，改變傳統(tǒng)的模擬量傳遞模式。同時，它將帶動我國飛機生產(chǎn)模式的深刻變革，有利于實現(xiàn)飛機的先進數(shù)字化柔性裝配，增強我國航空制造業(yè)國際競爭力，必將為我國新一代飛機制造技術(shù)趕超國際先進水平做好重要的鋪墊。飛機零件按圖紙、技術(shù)要求

3、等進行組合、連接的過程，大致可分為零件、組合件、段件間的部裝以及各部件間的總裝。近年來，飛機生產(chǎn)制造行業(yè)對飛機裝配技術(shù)提出了高質(zhì)量、高速度、低成本并能適應多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。為了實現(xiàn)這一目標，國內(nèi)外航空企業(yè)和研究單位開始投人大量人力物力研究飛機柔性裝配技術(shù)。先進國家的航空企業(yè)已經(jīng)開發(fā)并應用了飛機柔性裝配技術(shù)于多種飛機的研制生產(chǎn)中，并取得了顯著成效。數(shù)字化柔性裝配技術(shù)飛機柔性裝配是指一套裝配工裝f裝配型架)能夠完成2個或2個以上產(chǎn)品裝配作用的制造技術(shù)，它以數(shù)字化和自動化為依托，能更好更快地實現(xiàn)產(chǎn)品的裝配任務，提

4、高產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，縮短產(chǎn)品工裝的設計和制造周期[2]。計算機技術(shù)和各種新的裝配工藝技術(shù)的飛躍發(fā)展使得飛機數(shù)字化柔性裝配的實現(xiàn)具備了必要的技術(shù)基礎。飛機數(shù)字化柔性裝配技術(shù)是建立在計算機數(shù)字信息處理平臺上，融合飛機的全數(shù)字量協(xié)調(diào)體系下，應用計算機信息技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)，采用各種的數(shù)控裝配工具，進行數(shù)控制孑L、鉚接，完成部件的連接。能適應飛機部件品種規(guī)格、批量、裝配工藝、DigitalAssembIy"rechno岫yforLar9e時c。R大飛機數(shù)字化裝配技術(shù)場地和時間的變化要求[3】。在有限的場地內(nèi)快速完成裝配任

5、務，大大減少了裝配工裝的使用，簡化了型架。數(shù)字化裝配技術(shù)廣泛采用數(shù)字量傳遞信息，是一項龐大、復雜的系統(tǒng)工程，需要集成多種先進的技術(shù)成果。其關(guān)鍵技術(shù)包括飛機數(shù)字化設計及制造技術(shù)、裝配工裝定位柔性化技術(shù)、數(shù)字測量技術(shù)、CAD／CAM／CAE技術(shù)、多軸系統(tǒng)控制技術(shù)、自動鉆孔技術(shù)、自動鉚接技術(shù)等。數(shù)字測量技術(shù)基于數(shù)字量協(xié)調(diào)的數(shù)字化柔性裝配技術(shù)離不開數(shù)字化的測量技術(shù)。數(shù)字測量技術(shù)為實現(xiàn)數(shù)字化精確裝配提供了基礎保障。數(shù)字測量系統(tǒng)(DMS)工作的主要核心硬件是計算機輔助測量設備，它們在飛機裝配線中主要用來測量和定位各種工藝裝

6、備，或直接用來定位被裝配產(chǎn)品，是飛機數(shù)字化裝配系表1各種數(shù)字測量系統(tǒng)對比統(tǒng)的重要組成部分。通過近20年的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的型架裝配正逐漸被國外先進的飛機制造公司淘汰，數(shù)字化柔性裝配逐漸成為飛機裝配的主流。在飛機數(shù)字化柔性裝配中運用較為廣泛的先進數(shù)字化測量儀器主要有電子經(jīng)緯儀、電子全站儀、數(shù)字照相測量系統(tǒng)、室內(nèi)GPS測量系統(tǒng)、激光跟蹤儀。圖1列舉了各測量系統(tǒng)。表1對各種測量系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)及優(yōu)缺2臺或2臺以上，需要基準尺定標。20m內(nèi)：角度精度0．5’；測量轉(zhuǎn)站時需要重新定標；在中、短距離內(nèi)具有極電子經(jīng)緯儀需要操作人

7、員人眼瞄準精確度&05mm高的測量精度；測距通過測角計算得到可單臺工作；開機后輸入溫度和氣測程0．9～1800m；測量精度：不能完全代替水準儀；對點時穩(wěn)定性和安全性電子全站儀壓，儀器自動校正距離±f3+2x10“1mm．更好；對于高精度測距能力不足可單臺工作；開機30rain預熱；一絕對精度：非運動目標高精度的大尺寸測量；自動跟蹤，實時測量，攜激光跟蹤儀次性初始校準，轉(zhuǎn)站無需定標5×10-6；運動目標10×lO。。帶方便；需手持靶球，對工人技能要求較高測量前需要定標，貼片；多角度多2000x3000像素；精度小

8、于攜帶方便，環(huán)境適應力強；多點跟蹤；轉(zhuǎn)站容數(shù)字照相測量次照相0．05ram易；技術(shù)要求高、價格高，對目標光源有一定要求合理布置被測目標周圍空間的脈超大尺寸測量，無需轉(zhuǎn)站；支持多用戶。不受溫室內(nèi)GPS測量最高精度可達0．2ram沖發(fā)射器(數(shù)量I位置)度影響；測量精度不高圖2利用DPS裝配F一18的部件點做了比較。以上5種測量系統(tǒng)中，電子經(jīng)緯儀使用比較麻煩，測量范圍有限；電子全站儀測量精度