基于數字化測量的飛機型架裝配技術研究

摘要：在數字時代，飛機制造裝配行業得到了充分的發展，飛機制造裝配也由傳統的模擬量傳遞模式變為了數字量的傳遞模式，各種具有便捷性以及高精度的技術手段在飛機制造裝配中應用。而基于數字化測量的飛機型架裝配技術研究，可以為快速精確安裝飛機型架提供理論依據。

關鍵詞：數字化測量；飛機型架裝配技術；研究

我國的航空制造業的數字化測量發展，可以推動其長足發展。基于MBD技術對數字化測量的飛機型架裝配技術研究，轉變傳統的傳遞模式，對于數字化測量設備進行分析，對于飛型架裝配技術的數字化發展有著積極的作用。

1 基于數字化測量的工作原理

1.1 激光測量設備的工作原理

激光跟蹤測量設備的內部包括角編碼器以及絕對干涉儀，這樣就可以對空間點相對設備的角度與距離進行測量。其中絕對干涉儀的內部是氦氖激光干涉儀以及絕對測距儀的集合，而其中兩部儀器可以獨立工作也可以互相配合。在利用計算機以及控制技術，就可以將其測量的結果轉換為可視化數據。

1.2 基于MBD模型裝配型架技術

飛機裝配型架的主要作用就是保障飛機上各個零件在空間中相對定位關系的正確，協調工藝分離面中不同零件的位置。綜合MBD技術，對型架工具球點進行測量，在測量軟件中導入球點空間的坐標數值，然后就可以構建型架坐標系，在通過CAD理論模型與構建的型架坐標系統進行對比分析，加強對安裝元件的具體空間位置的系統監測分析。

在進行型架設計的時候，設計人員要給定裝配基準點（TB）坐標值，將坐標值在坐標系中應用，構建型架坐標系。

型架的定位器主要就是基于“6點定位原則”開展工作，利用限制零件6個自由度明確零件在空間中的位置。而定位器的定位面上面存在至少兩個光學工具球點的襯套孔，每個孔可以插入標準后退量的靶座，其主要的作用就是放置靶球，最終實現控制定位器在空間中的6個自由度。

2 基于數字化測量的飛機型架裝配技術的具體應用

基于數字化測量的飛機型架裝配技術在實踐中應用可以有效的提升工作效率與質量，保障各項工作的有效開展。在應用中首先要建構型架坐標系，然后在進行型架定位器的安裝、型架功能性分析，最終生成數據報告。

2.1 型架坐標系的構建

在MBD模型的基礎信息支行就可以分析不同類型的型架結構設計方案，合理構建坐標系統，進而控制誤差，提升測量的精準性。在操作中通過卷尺對長方體的型架進行初步定位測量，然后在將測量基準點以及其相關理論基準點數值進行綜合的模擬分析，構建形成完善的框架材料溫度補償系數，通過三次的測量，對于平均值進行處理，就可以進行型架坐標系的擬合處理，進而合理控制。在操作中主要就是將誤差控制在0.08mm范圍之內；而對于正方體類型的型架，在測量過程必須要利用定位軟件對其進行分享測量，然后在進行系統處理。在將其獲得測量結果進行分析，獲得平均值作為理論數值，通過將理論數值與測量基準塊坐標值擬合處理就會構建一個較為完善的型架坐標系，最終根據坐標系進行定位零件的安裝，在安裝過程中必須要保障誤差與標準吻合。

2.2 型架定位器的安裝

利用MBD技術可以將定位器上的OTP點理論值進導入到測量軟件之中，然后通過監測窗口的設置就可以獲得OTP的對比數值。在通過對比數值的分析就可以了解到理論數值以及測量數值的偏差，對于存在偏差的數值要利用定位器調整控制，提升其精準性。在操作中要確定六個做標數值在型架中定位器的正確空間位置，了解其各項信息。然后在選擇其中一個OTP作為基準參數，然后調整測量數值（x，y，z），保證（x，y，z）三個值全部符合公差；第二個OTP點（x，y，z）其中的兩個值需要保證公差，第三個值參考；最后一個OTP點（x，y，z）只有其中一個值需要保證公差，但必須是第二個OTP點需要保證公差的兩值之一，其余兩個值參考，進而確定6個自由度。

2.3 型架功能性分析

在飛機型架安裝完成之后，必須要對型架的功能性進行系統分析，在實踐中要將理論CAD模型導入測量軟件之中，基于靶球檢測型架定位孔，測量軟件會實時顯示偏差。

2.4 誤差分析

誤差主要可以分為系統誤差以及環境誤差、人為誤差幾種類型，其具體如下：

2.4.1 系統誤差

激光干涉儀測距在操作中會受到激光波長波動、大氣參數變化以及基準距離精準性等不同因素的影響。

2.4.2 環境誤差

在測量中，現場的溫度變化、氣壓變化、氣流變化均會增加測量誤差。同時，地板振動的幅度以及設備用電的電流都會導致各種測量誤差問題的出現。

2.4.3 人為誤差

人為誤差就是在應用中各種不當操作導致的，對此，在儀器安裝調試的過程中，必須要基于既定的標準安裝作業，在通過靶球測量作業的時候，需要避免斷光處理，進而從根本上有效的控制誤差的產生。

2.5 生成數據報告

通過測量軟件與型架安裝基準點、理論基準點進行分析，其最終的分析結果通過PDF格式數據報告的形式顯示出來。在對型架進行返修處理的時候，可以基于數據對其進修理。

3 結語

數字化制造技術在飛機制造行業中應用越來越廣泛，進而提升飛機型架裝配質量。通過從MBD技術以及激光跟蹤測量設備對各個零件空間的相對位置進行實時監測，可以從根本上提升型架裝配的精確程度和裝配效率，對于飛機制造行業的發展有著積極的作用。

參考文獻：

[1]王巍，楊亞文，安宏喜，等.基于數字化測量的飛機型架裝配技術研究[J].航空制造技術，2014，465（21）：8285.

[2]付刺利.數字化測量在飛機型架裝配技術中的應用研究[J].科技展望， 2016（19）：159160.Fu ZL. Research on the Application of Digital Measurement in Assembly Technology of aircraft frame [J] .Science and Technology Prospect， 2016 / 19： 159160.

作者簡介：呂小剛（1979），男，陜西西安人，漢族，本科，工程師，型架制造工藝。