飛機裝配過程技術研究

魏巍

摘 要：飛機制造工程是一個以裝配生產為重點的復雜系統工程。自20世紀以來，飛機裝配過程中的測量檢測技術經歷了從“定性檢測、事后檢驗”到“定量測量、實時跟蹤”的轉變。隨著飛機裝配向智能化邁進，飛機裝配過程的技術也越來越熟練，基于此，本文主要對飛機裝配過程技術進行研究，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

關鍵詞：飛機;裝配過程;技術

引言

眾所周知，裝配和安裝是飛機制造過程中非常重要的部分，約占飛機制造總工作量的50%～60%，與一般機械制造中裝配和安裝占的勞動量相比，高出了10%～15%，而飛機裝配所花費時間約占全機制造周期的40%以上。飛機的最終性能指標很大程度上由飛機大部件的裝配精度決定。但由于飛機部件的結構復雜，制造誤差控制難度較高，飛機裝配過程中又會涉及到人員、工藝、質量、設備和管理等多個方面的因素，以及目前缺乏對裝配制造質量、人員技術水平、生產設備狀態等關鍵環節的有效分析方法和統計手段，過分依賴于個人經驗的傳統分析方法，已經難以適應日益復雜的企業制造需求。飛機的部件裝配車間一般有很多生產線，并設有多個生產班組。在裝配過程中，不同的班組需要使用各種工裝、工具和設備。不同的生產線需要完成不同部件的裝配，每種部件的裝配往往包含上百道工序，其工藝流程相似。由于航空產品直接面向需求，以客戶為導向，航空制造企業在產品需求、交貨時間、產品質量等方面都必須滿足客戶的需求。因此，由于各個生產線間存在著資源共享、資源競爭等現象，使得對裝配時間的優化變得更加復雜。為了提高飛機部件裝配生產線的裝配效率，需要對整個飛機部件裝配線進行建模，為飛機部件裝配線的分析和優化提供依據。

1飛機裝配中應用數字化測量系統

飛機裝配中應用數字化測量系統主要是以下幾個方面：首先是激光跟蹤測量系統。激光跟蹤系統是基于飛機制造以及裝配的空間坐標，采用激光跟蹤器對定位的物質進行跟蹤測量。在飛機制造和裝配工程中，該技術主要是用來跟蹤飛機裝配以及制造過程中對其外形的測量，對飛機制造、裝配過程中的零件定位。目前多數飛機生產制造廠家均采用了該技術對飛機零件進行空間定位，定位之后激光跟蹤測量儀器對飛機零件數據進行對接工作。該技術的應用可以全程對飛機制造以及裝配過程進行監測，完成飛機大部件對接裝配工作。其次是室內GPS測量系統。室內GPS測量系統是基于區域GPS技術延伸出來的一種測量準確性高、速度較好的系統。該系統通常是由若干個紅外線激光脈沖發射器以及測量傳感器等部件組成的。該測量系統開始測量時，利用三邊測量原理建立三維坐標體系實施測量。通過傳感器來信號，同時利用轉換器將到的信息進行轉換，從而使得計算機可以確定被測量物體的實時位置。國內較多的飛機生產制造企業將該測量技術作為飛機制造和裝配過程中主要的測量技術，在波音737NG系列等飛機的總對接中，都采用了此測量技術。在737MAX系列部件對接中，該室內測量技術應用的更加成熟，實現了精準對接裝配。

2質檢模板構建方法

質檢模板構建方法主要是裝配檢測工程中，不同的裝配件和裝配體結構與檢驗指標不同，如外形偏差指標、間隙指標和干涉指標等，實現檢驗的算法也有較大差異，因此提出了質檢模板的概念。質檢模板是質量檢測過程中連接點云數據和理論模型的檢測工具，它包括理論模型的部分結構、質檢指標及檢測算法描述，以便完成自動質檢工作，不同的點云數據質檢模板不同，相同點云數據質檢類型不同時，質檢模板也不相同。

3飛機裝配點位坐標測量技術

飛機裝配點位坐標測量技術主要涉及以下幾個方面：首先是激光雷達測量技術。激光雷達是20世紀80年代末興起的非接觸測量設備，在雷達技術的基礎上結合了激光技術，使工作波段擴展到紅外光、可見光和紫外光。激光雷達測量系統的實質是一個采用球坐標系測量系統的非相干、連續波激光測距機。測量時，儀器向被測目標投射激光束，并根據反射回的光線計算出目標點的空間位置。激光雷達設備工作時，紅外激光器將同時發射兩束激光，一束投射向被測目標，另一束投射到內部校準光纖。通過比較兩束激光間的頻率差，即可得到兩束激光的時間差，紅外激光器與目標點間的絕對距離可以通過時間與距離的關系計算得到。球坐標系中目標點的仰角和方位角分別由激光雷達系統的旋轉頭和反射鏡獲得，最后通過直角坐標轉換，計算得到被測目標點的空間三維坐標。激光雷達測量系統的測量精度比較高，無需靶標系統，其10m范圍內測量精度在0.1mm左右，并在國際航空制造企業中有了成熟的應用，例如，波音787機身段、起落架艙門和機翼蒙皮切割，以及空客A380機翼、機身段、機翼根部、鈑金件、發動機進氣罩等大尺寸飛機部件的裝配測量。其次是空間定位測量技術。空間定位測量技術的原理和GPS全球定位系統一樣，但是采用紅外激光代替衛星系統的微波信號，多個相互獨立的接收器在接受到兩個以上發射器的紅外光信號后，即可以計算出每個接收器的空間位置。空間定位測量系統工作時，發射器在高速旋轉的過程中，投射出兩個呈一定角度的激光平面。根據接收器所能接收到的激光信號，系統能夠對接收器所處空間點位的水平方位角和垂直方位角進行測量計算。當系統中存在多個發射器時，即可計算出每個接受器的空間位置。測量一個點所需要的最少發射器數量是2個，發射器越多，測量越精確。實際裝配過程中，激光發射器發出的脈沖激光覆蓋整個工作區域，工作區域的每一個位置點均將置于激光覆蓋區域內部，空間定位測量系統能夠對這些點進行實時檢測。

4微位移測量系統

微位移測量系統主要是針對飛機裝配過程中，工裝關鍵特征因飛機零件、工裝部件以及人工操作遮擋而無法檢測的問題，考慮工裝各定位器自身結構特征以及裝配過程中的操作規程，開發微位移監測系統，整合工裝原有關鍵特征，設計分布式監測節點以及相應的傳感布局，并建立分布式監測節點與工裝原有關鍵特征關聯關系，從而實現監測分布式節點、還原工裝原有關鍵特征的目的。微位移測量系統由多套電渦流位移傳感器構成。針對工裝定位器結構特性以及不同的測量需求，設計可安裝傳感器陣列的測量架，使用多個傳感器對工裝定位器上關鍵特征進行監測，保證測量的全面、快速及準確性。

結語

綜上所述，飛機智能裝配是航空工業發展的趨勢、在線測量支撐智能裝配的基石。飛機裝配過程各項技術有效利用實測數據對裝配過程質量進行評估與仿真，從而指導操作人員對裝配過程做出及時的調整與修正，減少裝配出錯返修時間，相比直接利用理論模型進行裝配仿真更具有優勢，對于提高裝配的效率具有重要意義。

參考文獻：

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