基于模塊的飛機裝配工藝技術研究

王宇

摘 要：當前，新型的飛機已經(jīng)全面實行模塊化工程，模塊化工程尤其重要，需要充分了解模塊化裝配流程和影響因子，從多種角度全面優(yōu)化設計。基于此，本文主要對基于模塊的飛機裝配工藝技術進行相關研究，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

關鍵詞：模塊;飛機裝配;工藝技術;研究

引言

伴隨著現(xiàn)代飛機技術性能的不斷提高和數(shù)控加工技術的廣泛應用，數(shù)控零件的數(shù)量在不斷增多，尤其是大型整體結構件的增加更為顯著。大型整體結構件往往都是由理論外緣、交點孔、結合槽口和各種異型切面組合而成的復雜組合體，具有體積較大，鑄件毛料結構復雜，毛料成本、加工成本高的特點。在數(shù)控加工準備階段，為了確定加工原點，需要測量出毛料件在各個位置上的余量。傳統(tǒng)的手工測量不但測量周期長，工作量大，且測量結果不準確。在面對結構復雜的毛料時，手工測量只能照顧到關鍵位置的尺寸，容易忽略零件上的筋條等細小結構，加工時往往由于一個小的誤差就會導致零件的報廢，造成較大的損失。因此，利用模塊的約束和移動方式，可以將掃描數(shù)據(jù)移動到零件數(shù)模近似的對應位置，作為比對分析的一種方法，為數(shù)控單元的零件加工提供近似依據(jù)。

1飛機裝配存在的主要問題

飛機裝配存在的主要問題涉及以下幾個方面：首先是頂層技術策劃難度大，需要協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)多。主承制商作為全機裝配協(xié)調(diào)的策劃和編制方，需要考慮的因素與傳統(tǒng)模式下飛機裝配相比大為增加。從前期組織供應商組建聯(lián)合設計團隊參與并行工程，到工藝性審查問題反饋，到全機工裝確定，到供應商裝配方案確定等環(huán)節(jié)都需要主承制商方案策劃人員全盤考慮。對主承制商的技術協(xié)調(diào)能力要求非常高，特別是各供應商工作包交付界面的確定，關系全機裝配的可行性，稍有不慎將會造成重要影響。由于主承制商技術認知不足，對應在部件狀態(tài)下完成的工作未對供應商做明確要求，導致供應商部件交付后無法精準實現(xiàn)設計要求，類似這種傳統(tǒng)飛機研制模式下非關鍵的問題，在主供模式下卻成了嚴重問題。以某型號確定舵面中立位置為例，設計技術條件要求在副翼操縱系統(tǒng)調(diào)整時，副翼舵面要先處于中立位置，然后測量副翼開度。由于該型號由供應商承制，副翼中立位置確定應在部裝完成后，確定副翼中立位置，并設置簡易定位工裝，使副翼在不同階段都可快速復現(xiàn)中立位置，并定位。由于主承制商在方案策劃時對“副翼中立位置”認知不夠，沒有意識到總裝階段無法簡單確定舵面中立位置，未對供應商在部裝階段做前置工作提出交付要求，致使該項工作在總裝階段大費周折，嚴重影響了操縱系統(tǒng)的調(diào)整。其次是總裝工作量占比高，整機裝配周期長。由于受傳統(tǒng)飛機研制模式和供應商配合程度的限制，在型號任務工作包劃分時，往往把一些本應在部裝階段實施的工作最后歸集到總裝集成階段完成，導致總裝工作量過大，不利于型號研制。以AG600型號研制工作包劃分為例，供應商負責大部件制造裝配，主承制商負責系統(tǒng)件、成品的安裝。總裝工作量偏大，正常飛機裝配總裝專業(yè)工作量約占整機工作量的40%，據(jù)測算AG600型號總裝專業(yè)工作量占比高達約55%，總裝周期過長，總裝研制周期一再拖延。

2模塊化裝配流程

結構裝配脫離總裝配，將對接和架外放在部裝，在總裝階段進行活動翼面檢測和總裝配工作，而影響模塊化裝配的因素較為多樣，尤其是在總裝階段測試，為了滿足模塊化裝配，需要對傳統(tǒng)裝配流程進一步調(diào)整和優(yōu)化，模塊化調(diào)整裝配集成化、滑軌安裝柔性化、活動翼面測試單元化，傳統(tǒng)對接/架外和總裝階段活動翼面檢測活動，前移到部裝階段，促使模塊化裝配流程發(fā)生改變。

3基于模塊的飛機裝配工藝技術

3.1模塊化裝配平臺

可以將飛機模塊化裝配工作劃分為對接裝配與架外安裝測試兩方面。對接裝配站設計中，要求把握外翼和中央翼之間的對接裝配和滑軌安裝兩個環(huán)節(jié)工作，對于外翼和中央翼的調(diào)整則需要借助數(shù)控定位器實現(xiàn)，依托于工藝裝備托架調(diào)整外翼重力方向變形情況，實現(xiàn)滑軌安裝。架外安裝測試站設計中，則需要做好活動翼面模塊化安裝測試和測量相關工作，具體包括對副翼、擾流板活動翼面安裝和傳感器測試，借助數(shù)字化調(diào)姿設備來調(diào)整狀態(tài)。裝配平臺一體化，要求飛機模塊化裝配設計中，遵循一體化模塊化裝配原則，兩個站位上構建一體化高集成平臺，實現(xiàn)兩個站位形成一個整體。架外測試站位打開襟翼，架外測試站位則高于對接裝配站位，統(tǒng)一兩個站位，實現(xiàn)站位結合與上下交互，同時保證通風和供電一致。

3.2坐標系擬合

通常情況分別對基準點和基準面進行距離約束。在裝配模塊下，使用“約束”工具欄下的“偏移約束”，先選擇掃描數(shù)據(jù)中設計的基準點，再選擇零件模型中的基準點所對應的平面，彈出對話框，將約束距離數(shù)值設置為0，確定。在結構樹上，找到“偏移約束”的位置，右擊選擇“更新”后，掃描數(shù)據(jù)移動到新位置。用同樣的方法，可以將基準面進行約束。有時僅選用單個基準面和基準點并不能達到近似擬合的效果，可多添加幾個基準點，進行約束，以達到最好的近似擬合效果。

3.3自動化精確制孔技術

我國現(xiàn)階段在飛機制孔工作中通常情況下采用的是人工制孔方法，這種制孔方式的精確程度還有待提高。另外，人工制孔方式在實際操作時，需要的裝配時間也較長，大大降低了飛機制造和裝配的工作效率，影響其他裝配工作的進行。因此，通過應用自動化精確制孔技術，可以在很大程度上提高飛機制孔的精度，保證制孔效率。同時，應用自動化精確制孔技術還可以節(jié)約成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.4人機工程的仿真

在飛機裝配中可以根據(jù)操作工人體型來設定參數(shù)，實現(xiàn)人體模型與真正操作工人的一致性，是做仿真的必要基礎。一些特殊部位的工作環(huán)境，空間狹小的鉆孔、鉚接、螺接、涂膠等工作，可利用Delmia人機工程來進行仿真，設定具體參數(shù)，模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場情況，提前發(fā)現(xiàn)并解決問題。將設置好的人體模型插入產(chǎn)品環(huán)境中，對人行走、抓取、定位等姿態(tài)進行評估，利用數(shù)字化環(huán)境中的任務仿真工具，發(fā)現(xiàn)工藝設計中與人相關的錯誤，進行針對空間開敞性的檢查、可操作性的檢查、可視性的檢查、安全性能的檢查等。

結語

綜上，飛機模塊化裝配是未來大飛機研制的趨勢，如何通過飛機模塊化裝配工藝設計實現(xiàn)飛機制造過程的模塊化，提高飛機裝配質(zhì)量和裝配效率，是工藝人員和設計人員均應思考的問題。本文在分析主供模式下飛機采用模塊化裝配必要性的基礎上，結合國內(nèi)現(xiàn)有型號在研制過程中的經(jīng)驗、教訓，總結了開展模塊化裝配工藝設計的思路和方法，希望能為行業(yè)工程技術人員提供一定的借鑒和啟發(fā)。

參考文獻：

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