現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)之研究

肖冬

（航空工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，遼寧 沈陽110000）

現(xiàn)代飛機(jī)制造是一項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能對(duì)飛機(jī)的整體質(zhì)量和性能造成影響，由此會(huì)給飛機(jī)的安全航行埋下隱患。為有效避免這一問題的發(fā)生，可在現(xiàn)代飛機(jī)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中，對(duì)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而確保飛機(jī)的制造質(zhì)量，提高工作效率。借此，下面就現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)展開研究。

1 現(xiàn)代飛機(jī)制造中數(shù)字化技術(shù)的重要作用

1.1 提質(zhì)增效

現(xiàn)代飛機(jī)制造包括零部件制造、裝配、總裝等環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，雖然飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備、儀器儀表、液壓系統(tǒng)等，并不歸屬于飛機(jī)制造的范疇，而是由專門的生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)制造，但這些成品在飛機(jī)上的安裝以及與系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)和線路的敷設(shè)，卻全部需要通過總裝來完成，由此使得現(xiàn)代飛機(jī)制造的復(fù)雜程度進(jìn)一步提升。為在確保飛機(jī)制造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加快工作效率，可將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，從而達(dá)到提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1.2 過程優(yōu)化

在現(xiàn)代飛機(jī)的制造過程中，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)w機(jī)中的關(guān)鍵參數(shù)，按照一定的比例集中到三維立體可視化模型當(dāng)中，這是對(duì)傳統(tǒng)飛機(jī)制造過程的優(yōu)化改進(jìn)，擺脫了平面圖紙的限制，相關(guān)的工程量隨之減少，制造過程得以簡化，參數(shù)的正確性得到可靠保障。在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，數(shù)字化技術(shù)主要是依托計(jì)算機(jī)來完成各種工作，只要輸入正確的參數(shù)和指標(biāo)，借助三維可視化技術(shù)，便可清楚地看到飛機(jī)中各部分的材料信息。同時(shí)，現(xiàn)代飛機(jī)制造要求模型具有較高的精密度，為使飛機(jī)制造達(dá)到工藝要求，必須不斷提升制造過程的精確度，從而使零部件與真實(shí)水平相同。可見，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠使飛機(jī)的制造過程得到進(jìn)一步優(yōu)化。

2 現(xiàn)代飛機(jī)制造中數(shù)字化技術(shù)的具體應(yīng)用

在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，通過數(shù)字化技術(shù)的合理應(yīng)用，不但能夠使制造過程得以優(yōu)化，而且還能在提升飛機(jī)制造質(zhì)量的前提下，提高工作效率。正因如此，使得數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)制造中得到越來越廣泛的應(yīng)用，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.1 數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 數(shù)字校準(zhǔn)與補(bǔ)償技術(shù)。在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，壁板和框梁是較具代表性的零部件，它們的精度與數(shù)控加工設(shè)備有關(guān)。通過數(shù)字校準(zhǔn)和補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠使數(shù)控加工設(shè)備的精確度獲得大幅度提升，由此可使壁板和框梁的制造精度得到保障。可借助空間精度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢?duì)數(shù)控加工設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正，這樣能夠生成誤差偏差，以此為依據(jù)，可以修正空間定位誤差。例如，美國某科研機(jī)構(gòu)在5 軸和6 軸的數(shù)控加工設(shè)備當(dāng)中，對(duì)空間誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，將激光跟蹤儀與靶球進(jìn)行完美結(jié)合，由此可快速、精確地完成設(shè)備調(diào)校工作。同時(shí)，為最大限度地減小激光跟蹤儀的誤差，引入多變測量的方法，從而大幅度提升了數(shù)控加工設(shè)備的誤差測量與補(bǔ)償精度，給飛機(jī)壁板和框梁的制造精度提供可靠保障。

2.1.2 力學(xué)性能數(shù)字化測試技術(shù)。飛機(jī)歸屬于航空器的范疇，要求其能夠在空中保持穩(wěn)定的飛行狀態(tài)，為此，在飛機(jī)制造過程中，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測試，如起落架落震試驗(yàn)、靜力學(xué)試驗(yàn)等等。采用傳統(tǒng)的測量技術(shù)進(jìn)行上述檢測試驗(yàn)時(shí)，儀器設(shè)備以位移計(jì)和應(yīng)變片等為主，實(shí)踐表明，測量結(jié)果的精度偏低，并且效率也不是很高，由于只能對(duì)有限的點(diǎn)位參數(shù)進(jìn)行采集，致使數(shù)據(jù)無法充分發(fā)映出產(chǎn)品的力學(xué)性能。為有效解決這一問題，可在飛機(jī)制造的力學(xué)性能測試中，應(yīng)用數(shù)字化測試技術(shù)，如ESPI（電子散斑干涉）技術(shù)、DIC（數(shù)字圖像）技術(shù)等，對(duì)產(chǎn)品或材料的變形及應(yīng)變進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。例如，運(yùn)用激光檢測技術(shù)對(duì)飛機(jī)的機(jī)翼和前起落架進(jìn)行位移精密測量，并使機(jī)頭和機(jī)尾在重力作用下產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行檢測。

2.2 數(shù)字化仿真技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字化仿真技術(shù)是指借助仿真軟件和硬件，完成相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)，通過數(shù)值計(jì)算和問題求解的方法，對(duì)系統(tǒng)的行為過程進(jìn)行如實(shí)反映的一種先進(jìn)技術(shù)，它在現(xiàn)代飛機(jī)制造中的應(yīng)用，能夠使工作效率獲得顯著提升。數(shù)字化仿真技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.2.1 零部件制造。飛機(jī)是由諸多零部件和系統(tǒng)組合而成的具有飛行能力的現(xiàn)代化裝置，零部件加工制作是飛機(jī)制造的核心環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)中，可對(duì)數(shù)字化仿真技術(shù)中的有限元分析軟件進(jìn)行應(yīng)用，優(yōu)化零部件的加工工藝，這樣不但能夠使零部件的制造成本隨之降低，而且還能使零部件的加工質(zhì)量有所提高，各種工藝方面的問題也能得到有效解決。比如，飛機(jī)中的橡皮囊成型、蒙皮拉形等均可應(yīng)用有限元分析軟件。除此之外，在飛機(jī)復(fù)合材料的制造中，也可對(duì)有限元分析軟件進(jìn)行應(yīng)用。

2.2.2 飛機(jī)裝配。在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，裝配是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為提高裝配質(zhì)量，加快裝配效率，可對(duì)數(shù)字化仿真技術(shù)中的DELMIA（互動(dòng)制造）軟件進(jìn)行應(yīng)用，據(jù)此對(duì)整個(gè)裝配過程進(jìn)行仿真。如檢查飛機(jī)工裝的合理性，通過對(duì)各個(gè)部件及總裝過程的仿真，判斷裝配股是否合理，采用該工藝對(duì)飛機(jī)進(jìn)行裝配，能否達(dá)到預(yù)期中的質(zhì)量目標(biāo)。

2.2.3 新機(jī)生產(chǎn)線布局。在飛機(jī)制造過程中，當(dāng)需要對(duì)新機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行布局時(shí)，可對(duì)生產(chǎn)線仿真軟件進(jìn)行應(yīng)用，以此來分析車間及各條生產(chǎn)線的設(shè)置情況，據(jù)此對(duì)布局方案進(jìn)行編制，從而達(dá)到優(yōu)化資源配置，提高生產(chǎn)能效的目的。

2.3 數(shù)字化信息處理技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)代飛機(jī)制造而言，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造過程無紙化，使制造中的主要依據(jù)、工藝信息、設(shè)備信息以及知識(shí)工程等內(nèi)容，全部由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。飛機(jī)制造是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，其中涉及諸多方面的信息，通過數(shù)字化信息處理技術(shù)的應(yīng)用，能夠使飛機(jī)制造中的信息孤島問題得到有效解決，從而使各個(gè)制造環(huán)節(jié)中的信息變得更加暢通，保證信息傳輸?shù)母咝浴?shí)時(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性。由于信息是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸與存儲(chǔ)，所以只需要確保網(wǎng)絡(luò)暢通即可。數(shù)字化信息處理技術(shù)現(xiàn)已成為飛機(jī)制造中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一，其對(duì)飛機(jī)制造體系的運(yùn)行情況具有直接影響。在飛機(jī)制造中，數(shù)字化信息處理技術(shù)涉及諸多方面，各種處理軟件分別管理不同的信息，通過信息整合，能夠使飛機(jī)的制造效率得到進(jìn)一步提升。

2.4 智能集成技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，可以運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)中的智能集成技術(shù)，將各種軟件和硬件集成到一起，形成智能化制造系統(tǒng)。其中可用于智能化制造系統(tǒng)的軟件有CAD/CAE/CAM、CAPP 以及PDM等等，硬件有工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控單元等等。通過運(yùn)動(dòng)單元與執(zhí)行單元的搭配組合，利用數(shù)控編程的方法，完成智能制造系統(tǒng)的構(gòu)建。由于該系統(tǒng)集成了諸多先進(jìn)的技術(shù)，從而可以最大限度地發(fā)揮出每種技術(shù)的優(yōu)勢，有助于飛機(jī)制造過程的優(yōu)化。

3 結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)代飛機(jī)制造中，可以對(duì)數(shù)字化技術(shù)中的測量技術(shù)、仿真技術(shù)、信息處理技術(shù)以及集成技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，由此除了能夠使飛機(jī)制造質(zhì)量得到有效提升之外，還能提高工作效率，這對(duì)于飛機(jī)制造整體水平的增強(qiáng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在未來一段時(shí)期，應(yīng)加大對(duì)數(shù)字化技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化之外，還應(yīng)開發(fā)一些新的技術(shù)，從而為飛機(jī)制造提供技術(shù)支撐。