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大型飞机数字化装配技术的发展研究

袁文

中航西安飞机工业集团股份有限公司,西安,710089

摘要: 对大型飞机数字化装配技术的应用背景与发展现状进行分析后,对比数字化装配技术与传统人工大型飞机装配技术之间的特点,指出数字化装配技术应用于大型飞机装配中的优势,并强调数字化装配技术会成为未来我国大型飞机装配生产中的主要发展方向。本文重点从集成控制、精密制孔、壁板结构装配以及平台对接几个方面,对数字化装配技术在大型飞机装配生产中的应用进行研究。分析了我国数字化装配技术与发达国家数字化装配技术的差距。希望可以为大型飞机数字化装配技术应用领域中的业内人员提供参照,促进我国大型飞机数字化装配技术的发展更新。
关键词: 大型飞机;飞机装配;数字化装配技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157382
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1大型飞机数字化装配技术的研究现状

随着我国社会经济发展,大型飞机的生产制造技术也在不断提升,在结构技术方面也表现得更加复杂。这使得大型飞机在装配生产过程中面临着较大的挑战,传统的飞机生产装配技术显然已经不能满足当前的大型飞机装配发展需求。并且大型飞机的自身结构比较复杂,装配工作量大,手工制孔需要大量的钻模定位。任何一个环节产生误差,都会影响到最终的装配生产[1]。数字化装配技术的运用,能够使飞机在装备生产过程中形成整体化技术,不仅节约了装配的时间成本,也完全替代了手工制孔,通过机械自动化装配保障制孔的精准度[2]。目前,世界航空制造的巨头企业包括波音公司、空客公司等,早在20世纪80年代,便已经开展了大型飞机的数字化装配技术研究。数字化装配技术已经广泛应用于大型飞机装配生产的各个环节中。国内在大型飞机数字化装配领域中的整体技术应用规模有限,仍然存在壁板自动钻铆技术上的壁垒问题。在自动化装备生产中的效率有限,技术应用成熟度也需提升。

2 大型飞机数字化装配技术的应用现状

2.1 自动化精密制孔

大型飞机数字化装配中,自动化精密制孔是最为关键的部分。飞机生产制造中所存在的结构故障,绝大部分是由于结构的连接部位出现裂缝,最终引发严重的故障问题,不仅会影响到整体生产安全,更影响到飞机的使用寿命。我国大型飞机的数字化装配技术在自动化精密制孔领域中不断强化,通过自动化制孔设备能够自动找正,并通过刀具检测、自动探口等功能,一次性完成飞机结构的高素质孔。自动化中配的制孔设备重复定位精度可达到0.01毫米以内。对于常见的大型飞机、航空材料、铝合金、钛合金等都可以一次性完成混合制孔。涉及到不同夹层材料时,也能自动调整转速,在制孔工艺参数上达到预期要求[3]。大型飞机装配的自动化制孔技术中集成了测量技术、数字集成技术、控制技术、离线编程技术等,能够在大型飞机的装配中,通过工艺参数设定达到最佳制动效果。

2.2 系统集成控制技术

大型飞机装配中系统集成控制是技术难度比较高的部分。整个装配任务的完成与实现需要多系统之间协调配合进行,共同为数字化装配提供数据。在自动化装配系统中各项技术会集成综合控制技术,对数据进行整合后,保障各数据之间能够协调配合,通过采集数据对接下来的数字化装配系统进行多系统集成控制,针对数据进行处理后,保障数据与各系统接口相匹配。最后通过三维控制技术,对系统集成控制中的各个环节进行在线监控与控制。形成实时反馈参数,一旦集成控制过程中出现参数异常,能够通过在线控制及时调整[4]

2.3 飞机中壁板结构的装配

大型飞机装配中的壁板结构装配。主要是飞机机翼和机身中的常见结构,依据壁板装配中的工艺要求开展自动化装配。壁板结构自身比较大,非常利于数字化装配技术运用,能够形成一个整体的技术控制流程,结合自动钻铆设备在关键技术控制中设计完善的工艺流程。可以使用预装配的工装系统,对壁板结构装配中的各项参数进行模拟获取。这样在具体装配过程中,能够通过自动采集相关数据,并进行精准的处理分析,使整个壁板结构装配过程中的数字化技术协调能力得到体现。璧板组件采用自动化装配技术,为后续工作提供了极大的便利空间,也能够将装配过程中的各项数据完整的记录在系统中,显著提升了大型飞机整体装配效率。

2.4 数字化对接平台

数字化对接平台是大型飞机装配过程中,基于数字化技术支持上对支撑定位设备进行使用对接,确保在大型飞机装配过程中能够始终处于待安装的姿态,这样需要启动某项设备时,可以直接参与到装配生产中,在装配过程中也能实现数据产生后实时传输,对设备运动使用中的整体方向进行控制。大型飞机装配的机翼、上下翼分别安装柔性加工机床。并配备数字化控制的钻铆设备,这样能够在装配过程中实现制孔与铆接的一次性对接。利用激光设备对飞机机翼的各个区域进行精准定位,并获取完整的数据进行反馈,将其反馈到数控后台,方便系统对设备姿态进行调整,完成大型飞机数字化装配过程中的扭曲度测量。

3 大型飞机数字化装配技术的发展

数字化装配技术,在诸多机械生产制造领域中应用广泛,在大型飞机装配中运用,能够使大型飞机的各个装配流程更完整的结合,不仅提供了完善的装配控制方案,也对装配过程中产生的数据信息进行全面记录,这样能够使大型飞机在装配过程中的整体质量得到提升,也能增强装配中的精细化控制能力。虽然我国在大型飞机自动化装配技术研究领域中起步比较晚,但未来数字化装配技术的发展将更好的引领设备与技术创新。不断验证数字化装配技术的可行性,满足大型飞机生产制造中的技术性需求。在数字化装配设备的自动控制能力上也将会不断提升,能够结合大型飞机装配生产制造流程,对数字化装配设备进行编排,使数字化装配设备能够更好地配合,节约大型飞机数字化装配所使用的整体时间。未来我国的大型飞机数字化装配技术能力水平,也将会逐渐接近西方发达国家,并在数字化装配技术领域中做出自主创新。

结语:在大型飞机装配中应用数字化装配技术能够使整体装配效率得到提升,除此之外,也能对装配生产过程中的各项参数进行实时记录,这样既能够提升产品质量,也能为后续装配任务进行提供参照。未来大型飞机批量生产中必然会选择数字化装配技术进行使用。虽然我国在飞机装配领域中人工操作比例比较重,并且劳动强度大,制造成本也相对较高,但我国的大型飞机生产制造中,对于自动化装配技术的使用需求不断提升,未来在自动化装备技术领域中也将会不断进步,在技术人员与科研人员的不懈努力下,相信不远的将来我国的大型飞机数字化装配技术,也将与西方发达国家拉近距离。在大型飞机的装配生产制造领域中,彻底实现技术革新。

参考文献

[1]王平, 李汝鹏, 邢宏文. 基于OPC技术的飞机自动化装配生产线的数据采集[J]. 科技创新与应用, 2021, 11(20):4.

[2]张赢, 丁红昌, 赵长福,等. 基于多激光传感器装配的自由曲面法线找正方法研究[J]. 中国光学, 2021, 14:344-352.

[3]金波、张立强、李宇昊、孙鹏程. 基于斜楔放大原理的飞机数字化装配球头球窝装置设计[J]. 制造业自动化, 2020, 42(12):6.

[4]张赢, 丁红昌, 赵长福,等. 基于多激光传感器装配的自由曲面法线找正方法研究[J]. 中国光学, 2021, 14:344-352.