飞机数字化装配技术体系研究
梁好 罗真金 李晓苗
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

梁好 罗真金 李晓苗,. 飞机数字化装配技术体系研究[J]. 中国航空航天科学,20216. DOI:10.12721/ccn.2021.157052.
摘要: 随着数字技术的发展进步,我国航空企业积极学习国外先进经验并加强自主研发,数控加工制造飞机零件的技术水平得到大幅度的提升。飞机部件数字化装配是一种基于数字化的装配模式,综合了测量、调姿、控制等技术,实现了飞机数字化装配技术的突破,可从根源上改变我国目前航空设施在装配连接时大体上由工人手工操作完成的现状,对优化飞机的装配效率与质量,实现飞机制造的自动化管理,具有非常重要的积极影响。本文对飞机数字化装配技术体系开展研究,希冀能为进一步提高飞机装配精度与效率提供参考。
关键词: 飞机;数字化装配;技术体系
DOI:10.12721/ccn.2021.157052
基金资助:

1 飞机数字化装配流程规划

采用数字化装配技术进行部件装配,需明确各参与部组件装配的技术要求,确定部组件的装配基准,测量基准、方法,部组件关键控制要素和协调方法,尽量做到装配基准与测量基准的统一。

以壁板组件为例,为减少分离面数量,工艺组件划分时,为避免框缘以散件形式单独定位,可考虑与壁板组合为一体,提高壁板刚度,利于壁板外形的保持。依据基准统一的原则,壁板组件上框缘的定位孔在总装数字化调姿定位的过程也作为壁板姿态调整和定位的关键测量要素,减少累积误差,提升壁板的定位精度。

为满足组件自动化定位要求,需要规划组件装配流程,详细分析零组件装配过程,借助三维数字仿真软件系统等手段进行装配过程仿真,包括各组件运动路径仿真和人机功效仿真。

2 飞机装配技术现状

2.1由于我国对飞机装配技术的研究时间不长,一些应用还不够成熟。而且我国对飞机装配技术的资金投入也不到位,导致飞机装配技术的配套不够完善,在某些方面缺乏技术支持。一些飞机的装配制造甚至还是手工作业,严重影响了飞机装配的质量和效率,安全性和稳定性。

2.2飞机的设计制造还没有做到全面改革,部分飞机装配设计还在使用串行模式生产加工,使得部分技术功能存在局限性。

2.3对整个社会而言,科技水平在不断进步,数字化处理技术已成为飞机制造过程的基本需求。然而,我国在飞机装配过程中对数字技术的应用仍然是小规模的形式,一些设计生产过程采用数字化技术的效果不明显。

2.4虽然目前我国在各个方面已经做到数字化信息的传递,但在某些领域还处于孤岛现象,对于模拟传输仍然不能得到适当有效的解决方案。飞机装配数字化设计过程中的生产线不能够正常运行,对飞机装配的施工的执行有一定的影响。

2.5装配过程和工艺设计与产品设计脱节,没有充分实现并行工程,导致飞机装配完成后协调困难,造成返工率高的现象;

2.6在装配技术方面,尽管部分使用数字技术,比如在协调方式上部分采用了数字化传递方式,但大多数企业的飞机制造过程还是采用模拟传输的方法。

2.7目前飞机装配的主要手段还是采用专用工装装配并安装光学仪器来测量,没能实现在数字化装配技术的新突破,从而使得飞机制造成本居高不下。

2.8由于数字技术没有被广泛使用,导致在现场T作的装配人员,还是时不时翻阅设计图纸和技术文件,增加了生产制造的周期。而且由于工作模式的繁琐,导致质量不能得到保证,经常出现装配错误的问题,对飞机整体的安全性和稳定性产生不利的影响。

3 飞机数字化装配技术体系的关键技术
3.1多系统集成控制技术

当前,我国飞机数字化装配中最主要的应用技术就是多系统集成控制技术,这种技术在实际的应用过程中还存在着诸多不足和注意事项。首先,多系统集成控制技术在操作过程中,部分环节和关键点还没有实现联合作用,最直接的体现就是缺乏飞机制造所需要的工艺、计划以及测量数据等。因此,数据之间还没有建立紧密的联系,在很大程度上也影响了数字化技术的应用水平。其次,多系统集成控制技术在装配过程中需要对各项数据进行有效整合和分析,进而实现数据的最大化利用。最后,相关工作人员在进行数据整合时,需要结合飞机的实际特点,从而严格按照飞机的接口标准操作执行,保证多系统集成控制技术的应用有效性。

3.2自动化精确制孔技术

飞机在装配过程中,还需要应用自动化精确制孔技术,从而实现机械之间的连接,加固飞机的整体设备。我国现阶段在飞机制孔工作中通常情况下采用的是人工制孔方法,这种制孔方式的精确程度还有待提高。另外,人工制孔方式在实际操作时,需要的装配时间也较长,大大降低了飞机制造和装配的工作效率,影响其他装配工作的进行。因此,通过应用自动化精确制孔技术,可以在很大程度上提高飞机制孔的精度,保证制孔效率。同时,应用自动化精确制孔技术还可以节约成本,保证企业的经济效益。

3.3 三维模型设计

将三维模型技术应用于工艺准备、组织协调等环节,可以在工装设计、生产制造等数字量的传递和过程监控,在整个飞机装配过程中推行可视化的工艺设计。装配工艺设计及流程设置的合理性、正确性会对产品质量、生产效率产生影响,传统的二维图形装配工艺设计存在一些缺陷影响质量:比如不能在事前发现装配干涉缺陷,严重制约产品生产,不符合新产品研制周期短任务紧的需求。在装配工艺设计,工艺设备生产应用,合理设计和装配过程有效的装配路径规划,和装配仿真、设计不协调,可以最大限度地发现早期暴露在实现设计和装配问题和解决,避免返工生产过程和生产废料,可以极大地提高劳动效率,缩短开发周期,降低开发成本。

3.4 虚拟现实技术

数字化仿真技术是虚拟现实在装配中的重要应用。飞机数字化装配仿真技术是一门多领域交叉的技术,目前在国内外航空企业得到了广泛的应用。飞机装配工作量大、复杂程度高,采用数字化仿真能对各零件的装配过程进行模拟仿真,进而保证装配效果,以达到缩短产品开发周期、减低生产成本以及优化产品性能等目的。

目前,在航空制造企业应用比较多的数字化仿真软件是DELMIA(DigitalEnterpriseLeanManufacturingInteractionApplication,数字企业精益制造交互式应用)是法国达索公司研发的三维仿真软件。其以数字化设计制造为出发点,解决制造过程中的仿真干涉,同时提供了数字化仿真的各项功能,主要功能包括装配过程的干涉仿真、装配顺序仿真和人机工程学仿真。

应用数字化装配仿真技术既可以保证装配工艺的可行性,又可提高装配效率和质量,同时又兼顾了装配成本、人员、设备、空间等资源利用率,通过对仿真结果的优化,得到较优的工艺方案。

3.5 数字化柔性装配技术分析

飞机生产制造的发展趋势就是柔性装配技术,该技术本身具有极高的技术含量,包括激光跟踪测量技术、系统集成控制系统等部分构成的对接系统。飞机大部件对接工作本身就是飞机制造的重难点环节,对接过程中具有尺寸大、数量广及精度要求高的特点。为了确保装配质量,有效提高装配精度和效率,结合大部件装配结构相似的特点,可以充分利用数字化柔性装配技术可以有些解决这些问题,除此之外还能有效降低成本投入,提高对接质量。

4 结语

随着人类科技及应用技术的迅速发展,快捷、智能的思想已逐渐深入人心,未来社会将是一个智能的、高度现代化社会。在未来我国社会的发展中,数字化的概念将会越来越深入人心,相关技术发展的前景,不仅体现在工业生产之中,在我国的国防以及民营企业发展中都有着极大的促进作用,还要注重我国高新技术产业中的融合应用,加快我国步入现代化的脚步。

参考文献:

[1]尤海潮.数字化装配技术概述[J].科技创新与应用,2020(04):161-162.

[2]赵纯颖.数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用探究[J].科技风,2018(29):107.

[3]项伟,李如玉.飞机数字化装配技术发展与应用[J].技术与市场,2017,24(12):199.