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基于飞机部件装配技术的质量控制研究

樊智聪 孙婉琳 刘超

沈阳飞机工业(集团)有限公司,辽宁沈阳,110000

摘要: 在我国进入21世纪快速发展的新时期,经济在迅猛发展,社会在不断进步,飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位,并用规定的连接方式装配成部件或产品的过程,是形成飞机质量特性的关键环节,具有手工操作为主、群体作业以及自动化水平低的特点。传统飞机部件装配质量控制采取事后把关模式,由操作者按照设计图纸、数模以及工艺文件装配,自检合格后提交专职检验员进行检查;检验员根据检查结果,进行转序或其他处置。此模式延续多年,发挥了很好的作用,被大家认可和采纳;尤其是在飞机部件结构复杂、装配难度大、漏检和误判会造成巨大的质量问题或经济损失时,专检人员作用显得非常必要。但随着用户对产品质量要求不断提高以及飞机多品种、小批量订货对精益生产需求提升,这种控制模式在部件装配中的矛盾日益突出。
关键词: 飞机部件;装配技术;质量控制;研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157071
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引言

当前普遍使用的飞机装配质量控制方法实时性较差,常在发生质量问题后才能改正,无法达到高效率高质量飞机装配的要求。针对此问题,分析飞机装配质量主动实时控制的系统化等技术特点,建立了质量问题在装配设计阶段主动发现预防与过程阶段实时反馈调整的技术体系框架。在主动预防方面,对适用于装配质量预测的预测模型进行分析,阐述机理预测建模与数据预测建模的研究现状,并分析二者结合预测的效果与优势。在实时反馈方面,对质量过程控制中控制基础层面的柔性工装与钻铆装备、数字化测量技术,装配分析层面的虚拟装配、质量评价,系统管理层面的质量控制系统、过程质量控制方法等主要方向进行研究论述,分析技术现状与存在问题。在此基础上,指出飞机装配质量控制在多物理量装配、数据融合质量评价、质量控制系统平台应用等方面的发展方向。

1装配质量问题的处理

在正常的装配环节中,飞机装配不可避免的会出现多种装配质量问题,所以为了可以有效规避相关问题的发生,就需要对装配内容进行检测,并且一旦发现质量问题之后,可以通过系统快速处理故障。此时的AO系统可以对检测到的质量问题进行标准,并且同时开启“不合格质量控制流程”,只有在各种装配质量问题都被快速的解决之后,AO系统才会关闭PI,并转入到下一个流程的工作中。从飞机装配的角度来看,通过不合理质量控制流程,能够对飞机装配的各个环节进行识别与监督,并且一旦发现装配不合理等问题之后,会随时填写问题单据,并记录其中的偏差。这种系统处理方法,有助于技术人员快速寻找出现装配质量问题的原因,并做出针对性的改进。

2基于飞机部件装配技术的质量控制研究

2.1装配检测计划编制与管理模块

装配检测计划编制与管理模块实现了检验计划编制、更改、审签、发布等功能。该模块是以PPR(.CATProcess格式)文件为载体,并存储检测信息,同时需满足检测计划管理、升版、维护及检测工艺设计等要求。通过装配质量检测平台与企业内部工艺系统互联互通,该模块可查询MBOM结构、工艺分工及各种工艺资源库。在对上述信息分析的基础上,策划装配检测方案和针对不同检测对象选用不同检测设备。该模块可随时查询装配工艺编制进展和状态,当装配工艺规程编制完成后,将数据推送给检测人员,检测人员利用相关工艺信息、产品模型信息和资源模型信息,针对实际需要编制装配检测计划,插入检测工序或工步。

2.2飞机装配质量的波动规律

飞机装配质量数据的控制,应当以数据统计规律为基础,采用数据统计分析方法,对飞机装配及生产过程中的质量控制工作进行研究与分析,采用应用广泛的SPC技术实现。SPC技术的应用是以统计学原理为基础,采用数理统计方法监控飞机装配过程的每一个阶段,以实现产品质量的改进与保障。飞机装配过程中,无论技术应用过程如何标准与规范,所装配的产品都不可能完全相同,或多或少都会存在一定会差异与不足,而这种特点被认为是质量数据所固有的特性,即质量波动性。飞机装配中存在的质量波动,按照其成因的性质,可以划分为偶然性因素与系统因素2种,偶然性因素无可规避,系统性因素则可采取有效措施加以避免。飞机装配的质量统计数据,能够对质量波动性进行描述,也可以描述质量波动的规律性特征,也正是由于对质量波动的规律性特征有所了解,才能够对这种质量波动规律加以利用,以实现飞机装配质量的控制与改进,提升飞机生产效率。

2.3机理与数据结合建模实现质量预测

质量机理模型能够完成装配知识的物理建模,在已有知识情况下阐明误差传播机理,但对于未知误差源以及误差非线性传播无法较好表征。质量数据模型能够完成装配信息的数据建模,清晰表明未知误差非线性关系,但模型易受数据质量影响,解读性较差。将机理模型与数据模型进行融合实现优势互补,进一步提高质量预测能力成为重要研究方向。

2.4实行质量自主控制的技术保证

通过对产品的检验工序现状、技术要求和质量数据进行分析,将检验工序分为两类,及专检工序和授权检验工序。其中,专检工序由检验员检查;授权检验工序由操作者中取得检查资格者进行检查。制定检验工序遵循“三强化、一精简”的优化原则,即强化关键过程控制、特殊过程控制以及重要工序控制,精简普通制孔、铆接等一般工序专检。关键过程根据产品定义来确定,包含关键件、重要件、疲劳关键件装配以及关键特性、重要特性的加工工序。特殊过程根据工序采用工艺方法来确定,包含油箱密封、座舱密封以及电缆焊接等工艺方法。重要工序通过对照装配流程图,利用FMEA及头脑风暴对操作人员、机器设备、材料、工艺方法、测量和环境等因素按工序逐一进行分析,识别RPN≥120的工序及失效原因。以上工序内容的检查设置成专检工序,其它工序检查设置成授权检验工序。在优化过程中贯彻精益生产思想,在保证产品质量可检查前提下,科学设置质量检查控制点,精简提交检查次数。根据产品质量状况、操作者调整及工艺方法成熟度,专检工序与授权检验工序可转换;为便于识别,在工艺文件中将专检工序用与授权检验工序用不同标识方法进行区分。为提高操作者自检、互检的能力,确保产品质量,还需提升工艺服务工作。通过梳理飞机部件装配工艺技术,从工艺流程、质量要求以及检查要点进行分析;编制操作人员质量自主保证手册,规范检查要求、检查手段,指导操作者和授权检验人员进行自检、互检;为保证产品质量稳定,开展标准化作业研究,将生产操作分为通用操作类、各机型专业操作类和质量问题类三大类,建立生产操作标准作业库;通过发挥技师工作站的作用,通组织操作人员、工艺、高级技师/技师以及检验共同制定作业方法,拍摄实际操作过程,制作成标准化作业图册与视频。

结语

飞机的数字化生产过程中,需采用信息化技术以支撑飞机装配与制造过程,这就使在飞机装配与制造工作中累积大量历史数据,可采用数据挖掘、分析与控制方法,通过数据分析以明确质量问题存在的关键特征,实现对于飞机典型部件装配质量的优化控制。

参考文献

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