飛機數字化裝配定位技術研究

廣偉　李潔　姚展

摘 要：在飛機裝配過程中，存在著協作困難、工作量大的問題，同時，由于技術難度大、質量要求高，因此在飛機的制造過程中，零部件裝配具有十分重要的意義。為了使飛機裝配質量和效率得到提升，近年來，逐漸應用了自動化技術、信息技術、計算機技術等，形成了數字化的裝配定位技術，極大地優化了飛機的制造過程。

關鍵詞：飛機；數字化裝配定位；技術研究

前言

與普通機械制造不同，飛機制造存在著很大的特殊性。飛機對于準確度和氣動外形的要求十分嚴格，同時空間緊湊、結構復雜，具有極多的連接件和零件。并且這些零件普遍具有復雜的形狀、較小的剛度和較大的尺寸，容易發生形變。因此，在裝配定位過程中，必須進行精細、準確的操作。傳統技術工藝很難滿足這一要求，而數字化數字化裝配定位技術則能夠很好的滿足這一要求，因此具有十分良好的實際應用意義。

1 數字化裝配系統的框架

1.1 系統總體設計

在系統運行過程中，數據庫將零件信息傳送給工藝子系統，進行數字化裝配分析，然后返回數據庫當中。然后設計和優化零件裝配過程，進行數字化預裝配、容差分配、誤差分析，并將工藝信息返回數據庫。工裝子系統利用數據庫的工藝子系統數據，設計數字化裝配工裝。在零件裝配定位中，數據庫將裝配工藝信息傳送給控制平臺，進行分析和運算。定位伺服裝置接收控制信號，對定位子系統機械隨動定位裝置進行驅動，結合光學檢測補償子系統，從而進行零件的精確定位裝配[1]。

1.2 系統集成設計

在系統集成設計當中，應當根據飛機裝配的具體要求，對相應的產品和技術進行優選，使各個子系統之間能夠形成一個可靠、有效、經濟、完整的整體結構。同時，各個子系統之間能夠實現良好的協調合作，從而使系統的整體效益得到發揮，實現整體優化的提高。根據數字化裝配定位系統的設計要求，采用XML技術進行系統集成設計，實現各個子系統跨平臺、跨語言、跨系統、分布式異構繼承。在集成體系中，含有多層不同的結構，根據邏輯可分為功能子系統層、集成層、數據層等。

2 數字化裝配定位系統技術方案

2.1 立柱組合式技術方案

立柱組合式定位裝置能夠對蒙皮和長桁同時進行夾持，從而在水平和豎直方向上實現蒙皮和長桁的相互移動，從而更好的裝配定位蒙皮和長桁。立柱組合式數字化裝配定位平臺的基礎也是型架骨架，但是將原型架骨架上的定位器、蒙皮擋件、壓緊器、內型卡板等都去除，直接在型架骨架底座上固定立柱組合式機械隨動定位裝置，從而構成裝配定位平臺。立柱組合式數字化裝配定位裝置能夠對蒙皮和長桁實現良好的同時精確定位。

2.2 十字架支臂式技術方案

在十字架支臂式裝配定位裝置中，能夠實現在水平、豎直方向上長桁的移動和轉動，從而在空間中對其進行定位[2]。該數字化裝配定位平臺的基礎是型架骨架，該骨架將原型架上的壓緊器、定位器等去除，將蒙皮擋件、內型卡板等加以保留。在型架底座上固定十字架支臂式機械隨動定位裝置。十字架支臂式數字化裝配定位平臺能夠有效的對長桁等零件進行定位，同時通過蒙皮擋件和內型卡板，精確的定位蒙皮。

3 數字化裝配定位關鍵技術

3.1 基于齊次坐標變換裝配定位原理

在飛機裝配的過程中，根據相關的設計要求和技術標準，應當將參考點作為基準點，將零件向空間中相應的位置上進行移動。同時應當對零件的空間姿態，即零件位姿加以確保，之后在進行連接和裝配。因此，在數字化裝配定位平臺的工作過程中，就是要在飛機空間坐標系當中，通過定位機構對空間坐標運動進行偵測，從而實現滿足設計要求和技術標準的零件空間位姿。

3.2 集成控制技術

在數字化裝配定位系統運行的過程中，遠程數據庫向系統控制平臺提供定位數據，供其計算和分析。然后向PLC可編程控制器傳遞控制信息，使其轉換為驅動信息[3]。在通過定位驅動器對定位機構進行驅動，從而定位零件。在這一過程中，光學測量儀器實時測量零件定位情況，分析相關數據，并給出相應的定位補償數據，從而精確定位零件。在集成控制系統中，主要包括了設備網、控制網、以太網等結構。

3.3 柔性裝配工裝技術

飛機裝配過程中，應當首先固定和定位零部件，然后在進行連接和裝配，從而使飛機的動力學外形得到保證。在這一過程中，應用的數字化柔性裝配工裝技術是以數字量尺寸協調體系為基礎的，能夠實現自動化裝配和模塊化重組的工裝系統。在裝配過程中，能夠有效的傳遞產品信息數字量，無需使用飛機零件裝配專用的傳統型架，提高了飛機裝配的效率和效果。

3.4 數字化裝配定位

飛機在高空飛行，需要在確保堅固程度的同時，盡量降低自身重量。因此，在飛機結構中，大多數都是薄壁結構，很多零件也都是鈑金件。具有尺寸大、易變形、剛性差、形狀復雜等特點。因此，這些零件的裝配準確性將會對飛機外形的準確度產生直接的影響。而數字化裝配定位技術的應用，能夠通過精確的數字化控制，實現零件的精確裝配定位。

4 結束語

飛機的零件裝配定位具有十分重要的意義，對飛機的外形和性能有著直接的影響。數字化裝配定位技術的應用，能夠極大地提高零件裝配的精確度，確保飛機準確的動力學外形。同時，還能夠提高飛機制造的效率，降低成本，從而取得更為良好的效果。

參考文獻

[1]肖慶東，王仲奇，馬強，等.大型飛機數字化裝配技術研究[J].中國制造業信息化，2007，3：26-29.

[2]郭洪杰，康曉峰，王亮，等.飛機部件裝配數字化柔性工裝技術研究[J].航空制造技術，2011，22：94-97.

[3]趙建國，郭洪杰，王麗秀，等.飛機數字化柔性精準裝配技術研究及應用[J].航空制造技術，2014，21：32-35.