飛機(jī)裝配技術(shù)中姿態(tài)調(diào)整工裝的設(shè)計(jì)與分析

華宏偉

摘 要： 飛機(jī)裝配在向著高精度高自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，飛機(jī)裝配技術(shù)也不斷的提高，本文研究分析飛機(jī)機(jī)身姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)計(jì)、裝配支撐點(diǎn)分析，確定影響飛機(jī)的裝配質(zhì)量和裝配精度的關(guān)鍵點(diǎn)，從調(diào)姿工裝將飛機(jī)機(jī)身的誤差調(diào)整掉。

關(guān)鍵詞： 飛機(jī)裝配技術(shù)；姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)計(jì)；裝配支撐點(diǎn)分析

1.飛機(jī)裝配技術(shù)

在國(guó)際大型飛機(jī)制造商的飛機(jī)制造中都采用數(shù)字化裝配技術(shù)，圖1.1就是波音公司飛機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)。

飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)主要是建立在計(jì)算機(jī)信息處理平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)對(duì)飛機(jī)裝配過程進(jìn)行監(jiān)控與控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息采集，數(shù)字化裝配工裝，對(duì)飛機(jī)零件和飛機(jī)進(jìn)行固定、加工、對(duì)接等，最終完成飛機(jī)的裝配。

飛機(jī)數(shù)字化裝配工裝是飛機(jī)裝配技術(shù)中最重要的組成部分，它是提高飛機(jī)裝配效率和工裝準(zhǔn)備周期的系統(tǒng)，降低裝配制造成本，同時(shí)與計(jì)算機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)，在裝配工裝的設(shè)計(jì)上，由于飛機(jī)機(jī)身的尺寸大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的定位與對(duì)接是工裝的核心技術(shù)。

在對(duì)飛機(jī)裝配的工藝要求如下：

（1）數(shù)字量協(xié)調(diào)裝配，在飛機(jī)數(shù)字化裝配過程中，是通過數(shù)字模型對(duì)飛機(jī)部件之間的裝配進(jìn)行檢測(cè)，所以要求飛機(jī)裝配中要能對(duì)飛機(jī)的對(duì)接和裝配進(jìn)行協(xié)調(diào)；

（2）可以對(duì)飛機(jī)大部件的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整和位移，以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對(duì)接，實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程需要數(shù)字化測(cè)量技術(shù)作為基礎(chǔ)；

（3）在裝配過程中實(shí)現(xiàn)少應(yīng)力和無應(yīng)力裝配，零件和裝配中的應(yīng)力對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)性和疲勞壽命都有影響。

2.姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)計(jì)

在飛機(jī)調(diào)姿工裝的設(shè)計(jì)中，需要了解飛機(jī)空間位置的描述，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)化調(diào)姿的首要是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一機(jī)身部件的姿態(tài)表達(dá)，可以用位置矢量t與旋轉(zhuǎn)力矩R來描述，飛機(jī)裝配坐標(biāo)系為assembly，機(jī)身坐標(biāo)系為fuselage，機(jī)身部件在裝配坐標(biāo)系中的姿態(tài)如圖2.1。

調(diào)姿工裝是數(shù)字化裝配技術(shù)組成部分中的一個(gè)部分，裝配系統(tǒng)如圖2.2。

調(diào)姿工裝有兩個(gè)作用，一個(gè)是飛機(jī)部件調(diào)姿的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，也就是飛機(jī)裝配系統(tǒng)的組成部分，另一個(gè)也是裝配過程中的夾具，工裝的控制系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行，定位器采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)調(diào)姿過程全程監(jiān)控。

3.裝配支撐點(diǎn)分析

飛機(jī)部件自身結(jié)構(gòu)中，通常并未預(yù)留用于連接的定位器接頭，所以需要在飛機(jī)部件和定位器之間增加一個(gè)過渡裝置，通過飛機(jī)部件支撐點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)，通過它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定位器數(shù)量、布局和裝配位置實(shí)現(xiàn)確定。

對(duì)裝配支撐點(diǎn)的要求如下：

（1）開敞性，在整個(gè)過程中要實(shí)現(xiàn)具有足夠的空間，可以滿足飛機(jī)的裝配；

（2）靈活性，可以實(shí)現(xiàn)靈活位移和支撐，可以滿足定位器方便定位；

（3）支撐穩(wěn)定，在支撐過程中，整個(gè)系統(tǒng)要穩(wěn)定，滿足飛機(jī)部件的裝配，同時(shí)還能承受一定載荷。

飛機(jī)支撐點(diǎn)的分析中，要考慮支撐點(diǎn)對(duì)飛機(jī)變形的影響，一般將飛機(jī)支撐點(diǎn)設(shè)置在飛機(jī)的前機(jī)身和中機(jī)身以及后機(jī)身，其中前后各一個(gè)，中機(jī)身設(shè)置兩個(gè)。

結(jié)論

通過研究分析裝配技術(shù)和飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，通過對(duì)飛機(jī)機(jī)身進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)飛機(jī)調(diào)姿工裝，從調(diào)姿工裝的工作原理，設(shè)計(jì)調(diào)姿的控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，總結(jié)調(diào)姿工裝的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容，將飛機(jī)的總體質(zhì)量和精度得到提升。

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