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飞机壁板大型复材成型激光跟踪仪检测的应用

罗振宇

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司,黑龙江哈尔滨,150060

摘要: 飞机壁板的造型、厚度、材质都会直接影响飞机最终的造价成本以及实际使用性能。因此,飞机制造企业在专项开展零部件制造以及飞机装配工作时,会重点针对飞机壁板的问题开展相应的管理工作。这要求管理人员及时关注飞机壁板材料的更新情况,结合具体材料类型的特征,积极有序的落实壁板质量的检测工作。基于传统检测方法在效率、精细度等方面存在的问题,应尝试创新检测思维,引进新的检测设备、技术,将检测工作落到实处,真正有效的规避安全风险。
关键词: 飞机壁板;激光跟踪仪;工装检测;三维坐标系
DOI:10.12721/ccn.2024.160593
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飞机制造时,可以选择根据飞机的造型进行结构区域的划分,针对不同区域使用的不同结构件,要对应使用安装施工技术以及质量检测技术。基于制造流程复杂,制造环节中容易遇到的问题有很多,为专项提升飞机制造水平,解决飞机行业的发展难题,本文主要以飞机的壁板检测工作为研究对象,结合新时期壁板的主要材质特点,选用合适的检测技术,并严格规范检测流程,确保得出精准的检测结果,为飞机制造质量、安全提供必要保障。

1.飞机壁板材料的更新情况以及激光跟踪仪的基本特征

1.1飞机壁板材料更新情况

飞机壁板的材质刚硬度是否达标、使用寿命能否得到延长,都是现阶段飞机制造企业以及市场群体关注的重点问题。据了解,目前有很多企业都在积极投入资金,目的是进行新材料的研发工作,主要的方向是:通过使用复合材料来弥补传统壁板的不足之处,提升壁板的使用价值。而新型复合材料的主要特点就是重量较轻,不会增加飞机整体的载重负担。同时,材料的强度等级高,承载能力强,不仅适用于制作飞机壁板,还可以在机翼、机身的安装工作中大面积的使用该材料。不过,新材料的应用需要配套设置新的安装工艺,并采取专项检测工作,以保障飞机壁板装配任务的顺利推进。

1.2激光跟踪仪的基本特征

在全面落实飞机壁板质量检测工作时,可以推广使用激光跟踪仪。这要求工作人员了解仪器的基本构造、主要性能特点,积极学习设备的操作技巧。实际上,这种仪器是二十世纪九十年代发展起来的一种大尺寸精密测量仪器,可对空间运动目标进行跟踪,实时测量其空间三维坐标。与其他检测装置相比,激光跟踪仪的安装难度低、操作灵活、效率较高,不仅可以实时获得测量数据,还能保证检测工作的精细度满足要求,因而被誉为“便携式CMM”。激光跟踪仪主要由跟踪头、目标反射镜(靶球)、控制器和测量软件构成。本次飞机壁板检测工程中使用的激光跟踪仪,测量精度在全量程范围内为15μm+6μm/m,能满足飞机制造企业以及市场对飞机壁板质量的精密化检测要求。这就表示,激光跟踪仪有较高的应用价值,值得企业投入资金采购该设备。

2.飞机壁板大型复材成型激光跟踪仪检测技术的操作流程

2.1做好前期必要准备工作

在实际使用先进的技术手段开展复合材料的飞机壁板检测工作时,必须要做好充足的前期准备工作,具体包括以下几个方面的内容:首先,应编制详细的检测计划,确定检测的内容、方向、方法,建立完善的管理机制,严格约束员工的日常检测行为。相应检测过程要记录下来,保证检测数据的真实性。其次,要采购专用的激光跟踪仪器,对进场的仪器设备进行试运行操作,检查仪器的质量达标后,才能签收仪器,注意定期做好仪器维修保养工作。最后,要对人才进行技术培训,结合检测技术、设备的操作难点问题,考察人才的工作能力是否达标,合理为人才分配检测任务,确保人才能够灵活发挥激光跟踪仪的使用价值,顺利完成基础的飞机壁板检测任务。

2.2导入飞机壁板模型

针对飞机壁板使用的复合材料来看,在飞机装配阶段中,应做好试验测试工作,用于细致化的检测新材料的使用性能。一般在这项工作开始时,可以推广信息化技术,尝试开展智能化检测工作,减轻人员的日常工作压力。这涉及到先导入数据模型的相关内容,可以优先使用SA软件。该软件可导入各种不同格式的三维数模,如IGES、STEP、或直接的CATIA模型,三维模型中的点、线、面等所有检测要素均被导入到SA当中。使用这个软件建设三维模型,对模型的结构特点、性能特征进行综合分析,可以评估使用新材料进行飞机壁板装配工作的可行性。

2.3进行测量产品的调平处理

因在检测过程中存在可调支承高度不一致的问题,导致测量产品四周应力不均,若造成中部凹陷等问题则会影响实际测量结果。现将四周任意三点平面建立临时坐标系,定义该平面为z向的法面,通过调整另外一点的z值至公差来满足设计要求,以此类推多次验证合格后满足模具调平。实践证明,在测量产品调平后,再进行检测工作,才能保证检测结果的真实性,并能科学控制检测误差。应注意:调平操作过程要具有规范性,这需要安排监管人员全程监督技术人员的检测操作过程,避免由于人为因素影响检测工作质效。

2.4建立坐标系

坐标系的统一是测量中最关键的一步,尤其是在使用激光跟踪仪时,应提前建设坐标系,注意以建设三维坐标为核心任务,先借助信息技术手段在网络平台架构理论上的数模坐标系,并结合飞机壁板安装图纸上的参数信息,将理论数据与装配工作的实际坐标一一对应。在这个前提下,合理使用激光跟踪仪,就能通过对坐标误差的控制,检测装配工作的精细化程度,方便及时、准确的发现工作质量问题,最终通过有针对性的处理这些问题,规避飞机的使用安全风险。

2.5开展现场测量工作

在上述工作完成后,直接利用三维数模就可以进行测量及调装监视了。具体工作时,如果要针对飞机壁板的型面进行测量,可以选择采用型面OTS测量方法对零件线以内型面进行测量,曲率大的位置加密测量点。而零件外形线的测量通常采用T-PROBE测量法。测量时,为减小误差,应重复操作2-3次,检查测量结果是否一致。如果存在差异,要分析出现问题的原因,研究解决对策。由于测量工作涉及到的内容比较多,实际产生的数据信息也很多,为达到良好的工作效果,企业不仅会专门配备测量人才队伍,还会引进信息技术来智能化收集、整理数据信息,方便最终以图表的形式给出测量结果。

2.6确定装配关系

全面开展检测工作时,还要确装配关系,主要应关注定位卡板的装配关系问题。据了解,该卡板的型面通过测量定位板上OTP点来间接保证。这说明,二者之间存在明确的装配关系,一方出现问题后,另一方的数据精准度就无法得到保障。针对这种情况,飞机制造企业应着重给出对应的检测计划,寻找飞机壁板在装配时都有哪些装配关系,从中找到新时期激光跟踪仪检测工作的落脚点,做到定向编制检测计划、落实检测任务,发挥检测职能作用,规避飞机装配质量问题。

结语:激光跟踪仪是目前针对复合材料的飞机壁板进行检测工作时常用的设备,为发挥设备的使用价值,工作人员不仅要学习相应的理论知识,还要规范工作流程,有序做好检测前期的准备工作,尽量减小检测结果的误差。同时,基于信息技术的发展进步,可以尝试依托计算机设备构建飞机壁板的模型以及检测工作的三维坐标系。现场测量时,还要确定装配关系。最终在多种检测试验方法的支持下,得出完整的检测数据,全面保障飞机壁板的使用安全。

参考文献:

[1]汪威,何长义,徐志成,等.基于激光跟踪仪的俯仰角度测量方法研究[J].科学技术创新,2024,(6):13-16.

[2]唐晓,阮少伟,高捷,等.激光跟踪仪测量系统主动靶球装置设计及测试[J].轻工机械,2024,42(1):21-26+35.

[3]张甜,缪东晶,李连福,等.基于直线轨迹的激光跟踪仪测量精度测试方法[J].航空制造技术,2024,67(3):75-82+114.