飛機(jī)裝配過程中尺寸測量與誤差分析

李世達(dá)

（中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西 西安 710089）

1 飛機(jī)裝配過程的發(fā)展趨勢

從一開始我國的飛機(jī)制造業(yè)就很不被人們所看好，飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)更是逐漸被人們所冷落。在當(dāng)時(shí)我國還是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，有許多人連飯都吃不飽怎么還會(huì)有多余的精力來制造飛機(jī)，直到20 世紀(jì)中期，我國工業(yè)化建設(shè)的進(jìn)程不斷加快，才得以打破飛機(jī)制造業(yè)的壁壘，飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)才有了一個(gè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。至此，國家認(rèn)識(shí)到了工業(yè)化建設(shè)的重要性，想要在國際上獲得一席之地就要不斷的發(fā)展重工業(yè)。由于飛機(jī)制造業(yè)在國際上具有良好的發(fā)展前景，于是國家開始不斷加大對(duì)飛機(jī)制造業(yè)的投資力度，飛機(jī)裝配環(huán)節(jié)才算是進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。

飛機(jī)裝配過程是飛機(jī)制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其精細(xì)程度要具體到零件與零件之間，還要考慮到飛機(jī)的整體設(shè)計(jì)，注意各零部件互相的協(xié)調(diào)性，從而保證飛機(jī)制造的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確性。當(dāng)我國還在使用人力裝配的時(shí)候，其他發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始采用先進(jìn)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)了，因此西方的航空工業(yè)的發(fā)展水平一直領(lǐng)先與我國，造成這種情況的主要原因還是與我國航空工業(yè)建設(shè)起步較晚有關(guān)，為了趕上其他國家的飛機(jī)裝配水平，我國開始加強(qiáng)與國際飛機(jī)制造公司的交流以及溝通，不斷學(xué)習(xí)國外的飛機(jī)裝配技術(shù)，全面提升我國的飛機(jī)裝配水平，經(jīng)過長時(shí)間的學(xué)習(xí)，我國終于掌握了全球最頂尖的飛機(jī)裝配技術(shù)，并取得了很大的進(jìn)步，飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率都得到了全面的提升。直到現(xiàn)在，我國的飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)取得了一系列的科研成果，與一些發(fā)達(dá)國家齊頭并進(jìn)，甚至能夠領(lǐng)先于全世界。[1]在未來，我國的飛機(jī)裝配技術(shù)一定能夠到達(dá)一個(gè)新的高度，所以需要不斷的改進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)，擴(kuò)大在該領(lǐng)域的優(yōu)勢，持續(xù)推動(dòng)飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的發(fā)展。

2 飛機(jī)裝配的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

飛機(jī)裝配需要將所有的零件按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確的安裝，需要不斷加強(qiáng)飛機(jī)裝配的精細(xì)化建設(shè)。為了保證飛機(jī)的穩(wěn)定性，在連接飛機(jī)部件時(shí)，要采用特殊的連接方法，根據(jù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)剛性來完成飛機(jī)的裝配過程。飛機(jī)裝配多采用鉚接和螺接兩種連接方式，不采用焊接等連接方式，因?yàn)殂T接和螺接比焊接要更加得結(jié)實(shí)，焊接經(jīng)過長時(shí)間的使用會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，如果不定期進(jìn)行加固處理很容易會(huì)出現(xiàn)飛行事故，其后果往往難以承擔(dān)，因此飛機(jī)裝配的連接方式首選鉚接和螺接。

飛機(jī)裝配過程與其他機(jī)械裝配過程相比，具有準(zhǔn)確度高、裝配工藝復(fù)雜的特點(diǎn)，在飛機(jī)裝配之前，首先要在圖紙上將飛機(jī)裝配所要用到的各種零件畫下來，并詳細(xì)描述出其尺寸以及形狀，確保在裝配過程中萬無一失，但是在現(xiàn)在隨著科技的不斷進(jìn)步，已經(jīng)不需要在圖紙上描述零件的尺寸和形狀了，可以借助先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用繪圖機(jī)自動(dòng)制作，不僅可以進(jìn)一步增強(qiáng)零件尺寸和形狀的準(zhǔn)確度還能夠減少人力物力的浪費(fèi)，告別以前傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造模式。飛機(jī)的裝配工藝也具有明顯的優(yōu)勢特征，飛機(jī)裝配是一項(xiàng)要求極其嚴(yán)格的工作，在裝配過程中僅僅依靠高科技設(shè)備、精密的儀器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，飛機(jī)裝配工藝能夠滿足不同機(jī)型的需求，針對(duì)不同機(jī)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定出相對(duì)應(yīng)的裝配工藝裝備，大到飛機(jī)裝配的骨架，小到飛機(jī)裝配的零件，都能夠滿足飛機(jī)裝配的正常使用，飛機(jī)裝配工藝是按照飛機(jī)的整體設(shè)計(jì)來制定裝配工藝裝備的，[2]因此能夠保證飛機(jī)裝配零件的準(zhǔn)確度以及協(xié)調(diào)性，由于在飛機(jī)裝配過程中，裝配零件很可能會(huì)受到外部因素的影響發(fā)生一定程度的形變或是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛性變?nèi)酰w機(jī)裝配工藝能夠準(zhǔn)確把控裝配零件的質(zhì)量，提升資源的利用率，降低成本，從整體上提高飛機(jī)裝配的質(zhì)量。

3 飛機(jī)機(jī)體的裝配準(zhǔn)確度

3.1 外形準(zhǔn)確度

不同類型的飛機(jī)其外形也不相同，其外形準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)同樣也有高有低，由于每架飛機(jī)都要檢測飛機(jī)外形的準(zhǔn)確度，可以通過等距樣板來進(jìn)行相關(guān)的操作，等距樣板能夠檢測出飛機(jī)各截面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)和相對(duì)位移，其測量精度可以精確到毫米，為飛機(jī)的正常工作提供足夠的保障，使用等距樣板所檢測出的誤差是外形的綜合誤差，有助于提高飛機(jī)的整體建設(shè)水平。判斷飛機(jī)外形的質(zhì)量高低，最直觀的一個(gè)方法就是查看飛機(jī)的表面平滑度，主要查看鉚釘、螺釘連接處是否出現(xiàn)了凹陷的現(xiàn)象，蒙皮對(duì)縫間隙和階差等問題，蒙皮對(duì)縫間隙的允許值可以參考平行以及垂直的氣流方向，對(duì)縫階差可以參考順氣流以及逆氣流的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的部位可以根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)過多次模擬實(shí)驗(yàn)來設(shè)置允許值。

3.2 位置準(zhǔn)確度

位置準(zhǔn)確度通常以飛機(jī)尾翼的上反角口來作為參考系，可以將需要測量部位的允差值進(jìn)行換算，換算成正常的線性尺寸，在飛機(jī)水平測量時(shí)就可以完成相關(guān)的檢驗(yàn)工作。為了保證飛機(jī)的位置準(zhǔn)確度，需要認(rèn)真分析機(jī)身各段的相對(duì)位置準(zhǔn)確度參數(shù)，確保飛機(jī)各段連接處的階差符合飛機(jī)表面平滑度的標(biāo)準(zhǔn)。

4 飛機(jī)裝配的流程優(yōu)化

飛機(jī)裝配是一項(xiàng)耗時(shí)費(fèi)力的工作，如何優(yōu)化飛機(jī)裝配流程，提高飛機(jī)裝配的工作效率和質(zhì)量一直以來都是飛機(jī)裝配工作的核心任務(wù)，在當(dāng)前科技創(chuàng)新的背景下，可以采用全自動(dòng)化的高科技裝配手段，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的裝配流程。在采用全自動(dòng)化的裝配技術(shù)時(shí)，要對(duì)整個(gè)裝配流程進(jìn)行全面的分析，首先要考慮到自動(dòng)化裝配作業(yè)的空間開敞性，作業(yè)空間要足夠的寬闊，這樣在出現(xiàn)一些問題時(shí)就有足夠的空間對(duì)裝配設(shè)備進(jìn)行檢查維修，保證飛機(jī)裝配工作的效率。其次，合理安排裝配任務(wù)，將飛機(jī)裝配工作的流程進(jìn)行明確的劃分，充分考慮到工位作業(yè)的平衡性，高效地完成飛機(jī)裝配任務(wù)。[3]飛機(jī)裝配的流程優(yōu)化是一個(gè)不斷調(diào)整、改良的過程，所以一定要規(guī)劃長期的建設(shè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)出全自動(dòng)化的生產(chǎn)線，達(dá)到優(yōu)化飛機(jī)裝配流程的目的。不斷加大對(duì)飛機(jī)裝配流程的管理力度，使其規(guī)范化的發(fā)展，建設(shè)飛機(jī)裝配流程管理部門，充分發(fā)揮其作用，對(duì)裝配動(dòng)作、時(shí)間、業(yè)務(wù)流程以及設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理，提升裝配動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定的裝配步驟和裝配方法進(jìn)行裝配，確保裝配過程的一致性；提升業(yè)務(wù)工作的標(biāo)準(zhǔn)，在裝配之前，繪制工作流程圖，嚴(yán)格按照工作流程圖來進(jìn)行裝配，不斷縮短裝配周期，做好相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)以及質(zhì)量檢驗(yàn)等相關(guān)業(yè)務(wù)工作；提升設(shè)備維修的標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)相關(guān)的設(shè)備維修制度，定期排查設(shè)備的故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修以及養(yǎng)護(hù)，延長設(shè)備的使用壽命。飛機(jī)裝配的流程優(yōu)化能夠不斷推動(dòng)我國飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)我國的航空航天力量。

5 飛機(jī)裝配過程中的產(chǎn)能平衡

飛機(jī)裝配過程中的生產(chǎn)線平衡問題，能夠直接影響到飛機(jī)裝配的最終質(zhì)量，因此生產(chǎn)力一定要與生產(chǎn)關(guān)系之間互相適應(yīng)，確保飛機(jī)裝配的工作效率。建立良好的生產(chǎn)秩序和管理秩序，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的生產(chǎn)線，不斷增強(qiáng)資源的利用率，減少成本從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。保證企業(yè)的產(chǎn)能平衡，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配效率的最大化輸出，不斷加大對(duì)生產(chǎn)線平衡問題的重視程度，借鑒國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，采用科學(xué)、合理的管理方法對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行管理，將生產(chǎn)線的上下浮動(dòng)趨勢時(shí)刻保持在一個(gè)可控的范圍之內(nèi)。生產(chǎn)線也要向著集成控制的方向發(fā)展，生產(chǎn)線的集成控制包括生產(chǎn)任務(wù)的下達(dá)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和上傳以及工藝規(guī)程的傳輸，還可以與大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，不斷加快飛機(jī)裝配工作的建設(shè)進(jìn)程。

6 大尺寸測量技術(shù)

由于飛機(jī)尺寸比一般的物體大，所以不能采用常規(guī)的測量方法，需要使用特殊的設(shè)備來對(duì)飛機(jī)的整體尺寸進(jìn)行測量，主要使用到的設(shè)備有經(jīng)緯儀和激光儀，經(jīng)緯儀的作用主要是測量水平角和豎直角，保證飛機(jī)在建造的過程中能夠準(zhǔn)確掌握飛機(jī)的尺寸信息，激光儀具有校正的作用，能夠使飛機(jī)實(shí)物與設(shè)計(jì)圖紙保持一致性，兩者都能夠加快飛機(jī)裝配的建設(shè)進(jìn)程。飛機(jī)大尺寸測量技術(shù)通過單站距離法、多站距離法以及角度法能夠進(jìn)一步增強(qiáng)其準(zhǔn)確度以及測量距離，為飛機(jī)的順利裝配提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

7 大尺寸誤差分析

大尺寸誤差分析需要借助坐標(biāo)系來完成相關(guān)操作，首先要在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)系，再將測量所得的參數(shù)輸入到坐標(biāo)系中，然后在進(jìn)行誤差分析，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)生成樣本空間，建立起數(shù)學(xué)模型，只需要最后使用抽樣統(tǒng)計(jì)法得出相關(guān)數(shù)據(jù)，就能夠確定測量坐標(biāo)的位置，進(jìn)而判斷測量精度。[4]

8 結(jié)語

飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不斷提升飛機(jī)裝配的工作質(zhì)量對(duì)提升我國的國防軍事力量也有很大的作用，因此要不斷加強(qiáng)飛機(jī)裝配工作的精細(xì)化建設(shè)，從而進(jìn)一步提高我國的飛機(jī)裝配水平。