飛機機翼數字化裝配技術的研究與分析

鄭佳彬

摘 要 隨著工業的迅速發展，飛機的裝配技術由人工裝配，逐漸發展成半自動化再到數字化裝配。飛機的裝配需要精準性和互換性，而數字化裝配技術要依據飛機的整體設計、零部件生產、數字化協調以及數字化測量和檢測。緣于飛機機翼裝配時的復雜和需要高精準度，須研究機翼的數字化調整和水平測量方法，避免出現誤差。數字化裝配技術代表著智能裝配成為我國新的研究方向。

關鍵詞 機翼;數字化裝配技術;水平測量

引言

飛機裝配的過程涉及多個知識領域，需大量的工作人員來共同完成，裝配的質量絕對著飛機整體的質量。將零件依據技術指標實行銜接組合形成裝配件是飛機的裝配過程。其自身產品的零部件較多，結構復雜，需投入大量的勞動力和物力，要保障飛機的平穩性和安全性，采用數字化裝配，運用數字傳遞協調機翼裝配。

1數字化裝配技術

國外應用數字化技術相對于國內較早，在國外裝配飛機機翼的測量，生產，定位等已經完全實現數字化，受他們的影響，我國也積極研究發展數字化技術，數字化鉚接等。

（1）互換協調。保障生產，工裝和產品之間的協調互換尤為重要，協調互換的方式是運用數控加工生產出達標的部件外形和定位元素。在整個機翼的裝配過程中，測量最為主要，最后檢驗是否合格就是根據測量數據判別，而數字化測量可以提高測量結果的精確度，裝配過程中，全方位的實時監測，例如GPS，激光雷達等都為常用的測量技術。而且，還會減少人為接觸，降低了人員工作量，大大提高了效率。雖然現在實現了數字化技術，但還是存有很多技術方面問題和一些部件的質量問題，況且飛機裝配本身就是難度系數較大的工作，還需要結合軟件進行研究分析。

（2）工藝裝配與仿真。飛機由上千萬的零件構成，以及用到了同樣多的工裝，夾具，所以在操作中要做到仔細，精確。合理規劃分析裝配工藝可解決過程中失調，干涉，撞擊等問題。提升裝配速度和質量是關鍵。根據標準要求，建立工藝裝配的方法和技術規范，包括預裝配標準，模型建立，空間運動干涉規范，工作管理規范等[1]。

對于裝配生產，可以應用仿真軟件建立動畫模型，針對需要文字的指令配備詳細分解說明。工作人員可以根據軟件的功能來解決裝配零件與工裝間存留的細節問題。

（3）機翼的柔性裝配。柔性裝配技術是依據產品尺寸和數字控制完成產品的裝配。它去除了傳統制造裝配的高成本，周期長且模式單一的缺陷。與現代化自動設備和工業機器人相結合，大幅度提高了裝配效率和精準度。

因為機翼的形狀，大小各不相同，柔性裝配方式也略有不同，可分為翼盒數字化裝配，前后緣類裝配以及數字化對接。第一個裝配類型是以平臺移動為基礎，聯合激光定位系統來實現翼盒類部件裝配。前后緣類裝配是根據機器人的鉆孔和柔性定位子系統來完成的。最后數字化對接則運用支撐構造，調節機翼在不同時段的方位來保障機翼裝配。

（4）柔性定位。運用柔性定位技術，在裝配中可適應部件的結構變化，降低了剛性定位時不能躲避的應力。傳統的定位是依據工藝孔的交點或者基準面實現定位，但這樣導致工作煩瑣，效率極低。而柔性定位結合了模塊設計，同時可以調換不同的定位頭，因此變得更加靈活實用。但是這樣的柔性定位機構需要考慮結構的合理性，是否便于調整，是否適應工藝孔及基準面的變化。有很多航空公司在設備上裝配了多自由度伺服定位機構，它可以同時調整多個產品坐標，定位更加準確，這類的設備雖然已在市場發展的較為成熟，但生產成本過高，部分資源得不到有效利用。

2機翼的數字化裝配技術應用現狀分析

新型飛機機翼的材料選用已將整體機加壁板替代了傳統的鉚接壁板，材料的使用上不僅提升了機翼的氣動性和載重能力，而且還延長了機翼的使用壽命。伴隨我國科技的創新，傳統的外形和結構已不能滿足新型式飛機的需求，在壁板的生產和裝配上都提升了難度。現階段國外的大多生產廠家大多采納自動裝配，靠計算機控制的定位器來調整銜接機翼的位姿。例如柔性裝配技術，在波音機上應用廣泛。

模擬量傳遞作為傳統的飛機裝配基礎，工裝設計不夠新穎，使型架更加復雜又重，測量儀器也沒有統一規范，已經嚴重阻礙裝配的質量和飛機設備研制的進程。國內經過科研人員的不懈努力，在飛機設備的生產制造和數字化技術的研究上取得了很大成功，也都得到了實踐應用。但更多的裝配技術還處于設計實驗階段，與國外相比還有差距。所以還需要不斷地研究創新有關數字化裝配技術，為航空部門的全面發展奠定良好基礎[2]。

3測量機翼的方式

測量飛機機翼的方式可分為兩種，水平點測量和交點測量。運用傳感器測量水平點，工業機器人直線位移傳感器是將機器人平移至目標下方，隨后傳感器的探頭升起，直至接觸到飛機機翼的目標測量點，顯示水平數據后繼續移動機器人到下一測量點，整個過程完成以后，比對測量值判定飛機機翼是否達到水平。

機翼的端面和外形面作為交點測量點，需要結合數字化技術，可選用的工具為激光跟蹤儀。它是一種非接觸式光學測量儀，主要由激光干涉裝置和角度編碼器構成。開始測量前，先設置跟蹤儀的測試坐標為機翼的裝配坐標。激光跟蹤儀會在規定的范圍內做旋轉運動，檢測被測量點的坐標，得到相關數據。

要精準完成空間的平面和曲面的測量，運用輔助機器人對機翼外形進行自動測量，將機器人安裝在移動導軌上，在工具頂端安裝激光儀，伺服系統控制輔助機器人運動完成掃描任務[3]。

4結束語

當飛機機翼完成裝配之后，在滿足機翼水平測量的高度時，還需確定機翼是不是滿足與裝配零件間的裝配準確度以及二者的位置精度。聯合現有的數字化技術與軟件技術，對機翼的裝配，調試進行分析，具體優化，達到使用要求。數字化技術展現了航空發展方向，為提高裝配飛機的效率和質量，必定要研制成本低，質量高，多種類的設備，同時會改變我國航空設備生產的觀念性，克服我國在飛機研發裝配技術中的缺陷，完成航空技術領域的偉大突破。

參考文獻

[1] 鄭文利.飛機數字化裝配定位技術研究[J].科技視界，2017（36）： 111，106.

[2] 王亮，李東升.飛機數字化裝配柔性工裝技術體系研究[J]. 航空制造技術，2012（7）：34-39.

[3] 齊鵬斌，薛蘭珠.飛機機翼前緣與縫翼數字化裝配協調技術研究[J].中國科技信息，2015（1）：15-16.