航天數字化裝配工藝研究

劉　洋 徐　寅 王　津 秦春云 郭　銳

（天津航天長征火箭制造有限公司，天津300462）

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航天數字化裝配工藝研究

劉洋 徐寅 王津 秦春云 郭銳

（天津航天長征火箭制造有限公司，天津300462）

摘要：隨著數字化制造技術的發展，數字化裝配技術已然成為現代航天裝配工藝的發展方向。文章對航天傳統裝配技術和數字化裝配技術進行對比研究，并得出數字化裝配工藝是如何提高裝配效率和裝配質量。

關鍵詞：數字化裝配關鍵技術工藝裝備效率質量

1 概述

近年來，隨著我國重大航天工程的引入和實施，我國航天工業各方面的技術（即飛機的設計與制造技術）得到了飛速發展，逐步與國際先進的航天裝配技術和制造技術接軌。尤其是在制造航天零件的工藝中引進的數控機床，使得我國在航天產品零件的制造方面有了質的提高，從而使得我國對航天產品零件的數控技術全面提高，制得的航天產品零件的質量和效率也較之前有了很大提升［1］。總之，我國航天產品的零件制造技術已經具有了堅實的基礎。

在航天產品裝配技術方面，我國在不斷嘗試和試驗后也有了質的飛躍。在對航天產品的各個零部件進行裝配的過程中，由于航天產品的尺寸一般都比較大且形狀都相對比較復雜，進而使得這類產品的裝配占其制造總勞動量的一大半。近年來，雖然我國在數字化裝配技術方面進行了不斷嘗試和試驗，但是我國對目前國際的先進數字化裝配技術還沒有完全系統化，沒有成熟的數字化裝配模式和體系。目前，我國仍然采用傳統的裝配手段完成對大型航天產品的裝配。然而，采用傳統的裝配手段得到的產品在精確度和穩定性上都相對較差，一定程度上很難滿足國際標準［2］。

通過分析可得，航天產品的裝配技術已經成為我國目前航天制造業的制約因素之一。因此，我國在航天產品裝配的首要任務就是發展其航天裝配技術。

2 航天數字化裝配關鍵技術

航天數字化裝配的關鍵技術主要由三部分組成，分別為裝配技術、裝配應用技術以及轉配過程中使用的標準和規范。其中，在整個航天數字化裝配技術中，數字化裝配技術是整個裝配技術的核心［3］。

2.1 航天數字化裝配關鍵基礎技術

航天數字化裝配關鍵基礎技術指的是數字化裝配關鍵技術的技術支撐以及相關的理論基礎。

（1）數字化裝配關鍵基礎技術。數字化裝配的基礎技術的實施與航天產品的結構有很大關系。因此，在工程師設計航天產品的結構時，需要遵循數字化裝配技術的以下幾個關鍵點：設計過程中需要綜合考慮裝配過程中的定位、檢測等要求；安裝特定的定位特征和工藝接口；結構設計時，需考慮補償數字化裝配過程時存在的誤差；嚴格遵守面向數字化裝配的設計原則。

（2）數字化裝配協調與容差分配技術。目前，我國采用的裝配技術仍然是傳統裝配技術，其裝配的產品精度、裝配效率以及裝配的穩定性較差。數字量裝配協調與容差分配技術是保證航天產品裝配精度的主要技術，是提高該產品質量水平的關鍵之一。為了保證采用數字量裝配協調與容差技術能夠滿足產品的裝配精度和質量，采用該關鍵技術需注意：在產品模型的基礎上，快速有效地搭建數字化裝配的協調基準；基于之前搭建的基準，規劃其裝配時所需的協調路線；針對產品在裝配過程中發生的變形，對其變形做出補償。

（3）數字化裝配工藝規劃及其仿真技術。在對航天產品裝配的過程中，需要使用大量的夾具對各零部件進行定位。因此，在裝配產品前，應該提前對裝備工藝進行規劃，并對各個裝配工藝進行仿真分析，以保證各零部件能夠快速、準確地裝配一個穩定性較高且合格的航天產品。

2.2 航天產品裝配關鍵應用技術

產品裝配關鍵應用技術指的是航天產品在裝配現場的關鍵技術。應用技術主要針對產品在裝配過程中的定位、連接、測量等環節進行分析研究，并搭建相應的實驗，確保數字化裝配技術的順利實施。航天產品的裝配關鍵應用技術主要包括數控柔性定位技術、自動化精密制孔技術、大尺寸精密測量技術、多系統集成控制技術以及高效長壽命連接技術。

由于航天產品大多的結構尺寸都非常大，而且其結構也都相對復雜，因此其在裝配過程中定位和夾具之間往往存在很多限制。另外，好多產品的零件均為薄壁件，容易發生形狀的變化。所以，為了將來裝配的航天產品有較高穩定性，在其裝配過程中需要借助特殊的定位技術完成對各零部件的定位，進而保證裝配精度［4］。

航天產品大部分零部件的連接均采用機械連接，以螺釘和鉚接為主。在傳統的裝配工藝中，我國仍然采用人工制孔的方式。但是，通過人工制孔獲得的孔很難保證質量統一，從而影響下一步工藝的精度，使得最終裝配所得產品的穩定性差。因此，需要在裝配關鍵應用技術中引入自動化精密制孔技術。

除此之外，在裝配關鍵應用技術中還需要引入其他技術，包括高效連接技術、高精度的測量技術以及控制技術等，以保證裝配的精密程度和裝配所得產品的穩定性。

2.3 航天數字化裝配技術標準與規范

數字化裝配的技術標準與規范是指導航天產品裝配的原則。通過該標準和規范的指導可以將理論研究和基礎技術成功應用在實際生產中。因此，為了能夠提高我國數字化裝配的技術水平，進而提高航天產品的性能，必須對航天數字裝配技術的標準和規范提出要求。

3 航天數字化裝配工藝裝備

航天數字化裝配工藝裝備是航天數字化裝配的重要支撐。根據航天產品的裝配流程，數字化裝配工藝主要包括組件數字化裝配工藝、部件數字化裝配工藝以及航天產品數字化裝配生產線［5］。

（1）組件數字化裝配工藝系統。航天產品組件的裝配是其數字化裝配工藝的第一步，是保證航天產品裝配精度的基礎。傳統的組件裝配是通過剛性裝配工具手工完成的，其裝配效率和質量決定于裝配工作人員的技術水平。組件數字化裝配工藝系統主要包含數字化預裝配工裝系統、自動化制孔系統等。

（2）部件數字化柔性裝配工藝。對不同的航天產品，不同的部件有不同的結構特點。因此，不同的部件在裝配時也使用不同的裝配工藝。根據不同的部件，航天產品的裝配工藝包括數字化裝配定位功能、數字化測量系統、數字化集成控制系統以及自動連接系統等。此外，結構不同的部件的裝配工藝主要有機翼類部件柔性裝配系統、機身類部件柔性裝配系統以及平、垂為類部件柔性裝配系統。

（3）航天數字化裝配生產線。目前，國外為了能夠裝配出精度更高、穩定性更好的航天產品，已經引入了移動式的裝配生產線。根據我國自身航天產品的特點以及需求，我國對自身的航天數字化裝配生產線也進行了相應的研發。

4 總結

目前，我國的航天裝配技術與西方發達國家的裝配技術相比，仍然存在一定差距，而數字化裝配技術是目前全世界航天裝配技術主流發展的技術之一。本文主要研究分析我國航天數字化裝配技術的發展現狀，對航天數字化裝配技術的關鍵技術和工藝裝備進行著重闡述。因此，我國應著力發展數字化航天裝配技術，從而提高我國的航天裝備產品的裝配精度及穩定性。

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］種磊，劉志軍，吳曉鋒，等.數字化裝配工藝設計與仿真技術研究［J］.航空制造技術，2015，（22）：106-109.

［3］何勝強.飛機數字化裝配技術體系［J］.航空制造技術，2010，（23）：32-37.

［4］韓煒，馬平社.數字化裝配工藝設計與仿真應用研究［J］.中國科技信息，2014，（5）：127-129.

［5］史耀亮.飛機的數字化裝配工藝設計與仿真［J］.航空制造技術，2007，（12）：95-98.

Research on Digital Assembly Technology of Aerospace

LIU Yang,XU Yin,WANG Jin,QIN Chunyun,GUO Rui
（Tianjin Aerospace long march rocket Manufacturing Co. Ltd, Tianjin 300462）

Abstract:With the development of digital technology, digital assembly technology has become the development direction of modern aerospace assembly process. The traditional assembly technology and aerospace digital assembly technology was studied, and a conclusion that digital assembly process is how to improve the efficiency and quality of installation.

Key words:digital assembly, key technology, process equipment, efficiency, quality