飛機柔性裝配方法在飛機裝配中的應用

鄭鵬宇

（中航飛機股份有限公司科技與信息化部，西安710089）

1 引言

在科學技術突飛猛進發展的背景下，世界各國都在加大科研力度。飛機制造業作為代表我國科學水平的重要組成部分，飛機裝配技術也得到了創新。柔性裝配方法作為一種新興技術，對提高飛機裝配效率與質量有著顯著的意義[1]。

2 飛機柔性裝配技術簡介

飛機柔性裝配技術是一種新興技術，它可以實現模塊化裝配，能夠滿足飛機快速發展的需求。飛機柔性裝配技術是基于自動化技術和電子技術而形成的，既融合了自動化的優點，又降低了裝配成本，提高了裝配的效率。傳統的飛機裝配技術剛性太強，裝配不方便，裝配精確度不高，而柔性裝配技術恰好可以彌補這些不足，對于飛機制造業的發展起到了巨大的推動作用。柔性裝配技術剛出現時，主要是在波音777 飛機裝配中應用，借助三維模擬的手段來實現預裝配，飛機的裝配技術得到了顯著提高。隨著柔性技術的不斷發展，如今該技術已普遍應用于各類飛機裝配中[2]。

3 飛機柔性裝配的發展背景

3.1 基于數字化測量技術的發展基礎

飛機柔性裝配技術是在數字化測量技術的基礎之上發展起來的，既含有數字化技術的優點，又有自身的優勢，提高了項目參數，提高了裝配質量。特別是在系統的設計和測試過程中，柔性測試機制主要是針對激光跟蹤檢測技術以及室內全球定位系統技術，利用兩者的結構參數，提升測量的范圍以及精度，確保整體項目運行結構具有較強的機動性。

3.2 國內外飛機柔性裝配項目的差距

雖然我國在飛機裝配中已經開始采用飛機柔性裝配技術，但是由于該技術在我國發展還不成熟，因此技術水平和國外相比還有一定的差距，主要體現在三個方面：第一，在理論與應用方面，我國尚缺乏對相關運行參數的考量，導致飛機裝配設計與實際裝配需求不符；第二，我國在應用數字化裝配技術方面還缺乏系統性的研究，與國外相比具有很大的差距，尤其是在二維與三維之間的結構建設，還有很多不足；第三，我國對柔性裝配技術的重視度還不夠，對相關研究進展了解不全；第四，我國的柔性轉配設備還需要進一步優化，從而順應裝配生產線的實際需求。

4 飛機數控柔性多點架型裝配原理

數控柔性多點型架是在已有剛性型架結構的基礎上，多加16 個可重構調形單元，在可重構調形單元上增加卡板定位支點，通過在豎直方向與水平方向的運動對可重構調形單元進行準確控制，達到卡板定位支點準確重構調形，充分利用裝配型構架作用，確保完成多個壁板類組件的裝配。可重構調形單元結構在水平方向和豎直方向上的移動原理不同，水平方向的移動依靠的是電機驅動齒輪，而豎直方向的移動依靠的是電機驅動滾珠絲杠。數控柔性多點型架實現調型主要是先建立數控柔性多點型架的三維數字樣機，然后對其進行預裝配，同時篩選出卡板定位的主要部位，建立一個CATIA 數模，并對其進行科學分析，分析完成后生成數控代碼，獲得相應的軟件系統，并借助NCFF 來對軟件進行控制，從而實現卡板的裝配。在飛機整個運行過程中，數控柔性多點型架的應用實現了調形定位數據全數字量傳遞目標，提升了系統的定位精確度[3]。

5 飛機柔性裝配技術在飛機裝配中的應用

5.1 飛機大部件的柔性裝配

對于飛機大部件來說，使用傳統的裝配技術不僅操作不便，而且也很難保證精確度，而使用柔性裝配技術則可以實現自動化裝配，并且能夠有效提高裝配效率。飛機大部件的柔性裝配彌補了傳統人工裝配的缺點，減少了勞動力，節省了裝配時間，在很大程度上推動了飛機制造業的發展，為飛機制造業帶來了巨大的經濟效益。

5.2 飛機柔性裝配中的定位和打孔技術

首先來看飛機柔性定位技術，該技術在運作時由于依賴的是精密的測量裝置，因此可以保證定位的精確度，但是其裝配的效率相對來說偏低，因此并沒有得到廣泛應用，多用于機型的研發。再來看柔性打孔技術，該技術與柔性定位技術相比，應用更加廣泛，其可以大批量地生產飛機部件，并且生產的效率很高，即使是一些制孔比較困難的材料，其也能夠輕松完成，因此該技術非常受歡迎，很多國外飛機制造企業都采用此技術進行打孔。

5.3 飛機總裝柔性對接技術

在進行飛機總裝時，柔性對接技術主要是通過建立柔性裝配對接平臺來完成高精度的裝配，通常對接平臺由兩大部分組成，一部分是千斤頂，具有自動化特點，另一部分是各種高精密度的測量定位裝置，與傳統的固定裝配相比，飛機總裝柔性對接技術更加自動化，并且適用于多種尺寸的飛機裝配，顯著提高了飛機裝配質量。此種裝配對接平臺已經在國外大型飛機制造廠商中得以應用，其定位形式可以分為以下三種：第一，柱式結構，此種定位結構的形式較為類似Pogo 柱的形式，實現了對于飛機的定位和支撐，每臺定位裝置依靠伺服控制系統實現在X、Y、Z 三個方向的控制，通過在飛機制造中采用幾臺就可以實現對飛機大部段的精確定位；第二，塔式結構，此種結構相較于柱式結構在承重力方面具有較大的優勢，其采用的是伸縮臂側面調整的方式，具有較強的可操控性；第三，混合定位方式，這種定位形式和柱式結構、塔式結構有很大的不同，對接主要依靠托架，在對機體進行調整時具有自動化功能，并且能夠保持每一個部位均勻受力，一般該形式多用于大型復合材料機體的裝配。

6 飛機柔性裝配技術的展望

當前，國內軍機產品的數字化設計與零件制造技術發展迅速，但是裝配技術作為飛機制造的關鍵，還停留在二、三代機的制造水平，與其他軍機制造技術相比嚴重滯后，已成為軍機型號快速研制和生產的瓶頸。現代柔性裝配技術取代傳統裝配技術已經成為時代所趨，各種部件的精準制造為飛機柔性裝配奠定了技術基礎。隨著社會的不斷發展，社會對飛機的質量、功能等將提出更高的要求，數字化柔性裝配技術將成為未來飛機裝配中的主流技術，因此，必須對柔性裝配技術進行創新，優化柔性裝配生產線，主要體現在以下三個方面：

第一，創新柔性裝配技術是滿足現代飛機制造業需求的必然趨勢，只有不斷優化柔性裝配生產線，才能提高飛機裝配的精確度，提高整體裝配質量。

第二，創新柔性裝配技術能夠有效將數字化技術的優點擴大化，便于盡早解決目前飛機裝配中遇到的困難和瓶頸。

第三，通過發展柔性裝配生產線，可建立飛機柔性裝配多系統異構測量平臺和集成檢測系統，形成數字化裝配模式下的新質保體系和產品檢測機制，進而完成大尺寸的動態測量，同時保證各個環節都能無縫銜接，避免出現脫節現象，促進飛機制造業的快速發展。

7 結語

綜上所述，在科學技術快速發展的背景下，飛機制造業作為體現我國綜合實力的重要組成部分，面對日益增多的社會需求，應當加大創新力度。對于飛機裝配來說，應積極采取柔性裝配技術，借助數字化技術測量，提高飛機裝配的準確度和效率，降低裝配成本，增加經濟效益，進而促進飛機制造業的進一步發展。