數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用研究

尚彥 吳昊 林自力

摘 ?要：隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)各行業(yè)的效益顯著提高，尤其是在制造業(yè)上，保證了生產(chǎn)、裝配設(shè)備的準(zhǔn)確性，保證了設(shè)備在使用的后期安全。數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用取得了很大的突破，但由于資金和技術(shù)的限制，在我國(guó)仍然存在許多問題。為了促進(jìn)我國(guó)航空工業(yè)的快速發(fā)展，必須加快數(shù)字技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用，適應(yīng)其他航空工業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配;數(shù)字化技術(shù);現(xiàn)狀;應(yīng)用分析

引言：

近幾年來，我國(guó)航空工業(yè)發(fā)展迅速，在國(guó)際上取得了顯著的成績(jī)。航空器制造屬于國(guó)家高新技術(shù)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，主要體現(xiàn)在大中型飛機(jī)和高性能戰(zhàn)斗機(jī)的開發(fā)上，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。然而，隨著飛機(jī)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步和飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)的成熟，整機(jī)產(chǎn)品和零部件對(duì)大尺寸測(cè)量的需求越來越大。常規(guī)測(cè)試技術(shù)已不能滿足高精度、高效率的飛機(jī)部件檢測(cè)要求。目前，基于CCD、激光原理的非接觸式數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)，已被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì)、制造、裝配，在飛機(jī)制造中具有十分重要的地位。

1有關(guān)數(shù)字化技術(shù)概述

由于測(cè)試技術(shù)的廣泛應(yīng)用，紅字檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性、智能性和應(yīng)用效率都在不斷提高。目前，機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)、IGPS等數(shù)字化精確測(cè)量技術(shù)，在世界各國(guó)飛機(jī)加工制造業(yè)中都有較大的運(yùn)用。除此之外，應(yīng)用數(shù)字化精確測(cè)量組成方式可以發(fā)揮互相促進(jìn)的效果，能夠更好地提升飛機(jī)零部件生產(chǎn)制造的精密度，使其測(cè)量結(jié)果更為精準(zhǔn)，有效達(dá)到飛機(jī)產(chǎn)品及構(gòu)件多功能的主要規(guī)定。以數(shù)字化技術(shù)為前提條件，提升飛機(jī)產(chǎn)品，制作工藝，零部件生產(chǎn)制造等，能有效提升我國(guó)飛機(jī)加工制造業(yè)的生產(chǎn)能力和品質(zhì)。

2數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的現(xiàn)況及發(fā)展趨向

電子信息技術(shù)在飛機(jī)裝配工藝的發(fā)展歷程中起著非常關(guān)鍵的效果。自動(dòng)組裝離不了數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的支撐，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展與飛機(jī)裝配工藝的發(fā)展密切相關(guān)。

2.1數(shù)字協(xié)調(diào)技術(shù)，以精確測(cè)量為基礎(chǔ)

以精確測(cè)量為基礎(chǔ)的數(shù)字化協(xié)同技術(shù)是現(xiàn)代飛機(jī)制造業(yè)的重要技術(shù)配置。采用數(shù)字協(xié)同代替模擬協(xié)同是現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)飛機(jī)制造工藝的一個(gè)重要特點(diǎn)。數(shù)位協(xié)調(diào)是指以數(shù)位的方式，在統(tǒng)一基準(zhǔn)下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精確的描述，再用高精度的數(shù)字化設(shè)備，把數(shù)量量變成模擬量，傳送到實(shí)物，從而最終實(shí)現(xiàn)模具與制品、模具之間及模具間的協(xié)調(diào)性。伴隨著我國(guó)科技進(jìn)步和飛機(jī)數(shù)字化制造業(yè)的不斷發(fā)展，飛機(jī)數(shù)字化測(cè)試技術(shù)具有高效、自動(dòng)化、高精度等特點(diǎn)，在飛機(jī)制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，與之配套的機(jī)械視覺測(cè)量?jī)x、激光測(cè)距儀、毫米波雷達(dá)掃描儀檢測(cè)系統(tǒng)，IGPS等儀器設(shè)備，已在世界各國(guó)飛機(jī)加工制造業(yè)中取得了廣泛運(yùn)用。針對(duì)規(guī)格比較大，精密度有較高標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)，我國(guó)傳統(tǒng)式的精確測(cè)量方式難以實(shí)現(xiàn)基本要求，數(shù)字化精確測(cè)量技術(shù)是首選。尤其是檢測(cè)系統(tǒng)多數(shù)字化的運(yùn)用方式。這類方式不但能防止檢測(cè)范圍過大，測(cè)量精度較低之間的矛盾，并且能得到更為精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果，充分達(dá)到多用途基本要求，其變成飛機(jī)數(shù)字化生產(chǎn)制造流程中的核心技術(shù)，并全面提高系統(tǒng)擴(kuò)展性和廣泛應(yīng)用范圍。對(duì)提升飛機(jī)裝配水平及其提升安裝效率有著關(guān)鍵作用。

2.2關(guān)鍵部件的數(shù)字化技術(shù)

隨著飛機(jī)場(chǎng)數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，激光跟蹤儀，毫米波雷達(dá)掃描檢測(cè)系統(tǒng)，機(jī)器視覺技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)等儀器設(shè)備廣泛運(yùn)用于世界各國(guó)飛機(jī)加工制造業(yè)，相應(yīng)配套的數(shù)字化技術(shù)也被普遍使用于飛機(jī)加工制造業(yè)。近些年，在787型號(hào)上成功地運(yùn)用了實(shí)體模型分類技術(shù)，促使設(shè)計(jì)方案與生產(chǎn)制造一體化技術(shù)快速發(fā)展。國(guó)外知名飛機(jī)制造商，空客，波音等公司都創(chuàng)建了比較詳細(xì)的數(shù)字化技術(shù)管理體系，運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備開展三維測(cè)量和質(zhì)量管理。隨著我國(guó)航空工業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)字化柔性裝配理念越來越被業(yè)界所接受，將數(shù)字化柔性安裝應(yīng)用于中國(guó)飛機(jī)裝配是以后的發(fā)展方向，數(shù)據(jù)裝配技術(shù)用作數(shù)字化柔性安裝技術(shù)的關(guān)鍵部分，必將在未來得到廣泛的開發(fā)與應(yīng)用。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)各機(jī)架廠家紛紛引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)字化測(cè)量設(shè)備。盡管這些設(shè)備暫時(shí)用于飛機(jī)裝配檢測(cè)，但還沒有大量應(yīng)用于飛機(jī)裝配中，但隨著我國(guó)柔性模具技術(shù)的發(fā)展，今后必將廣泛應(yīng)用于飛機(jī)裝配的實(shí)際應(yīng)用。

3數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

飛行器裝配工藝是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及到公共服務(wù)規(guī)劃、飛機(jī)設(shè)計(jì)、部件制造與裝配、整體對(duì)接等各個(gè)環(huán)節(jié)。近代飛機(jī)裝配技術(shù)已與傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配技術(shù)有很大不同。傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配方法已被以往的飛機(jī)零件裝配方式所拋棄，而采用激光跟蹤及數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)、數(shù)字化裝配工藝、組合定位技術(shù)、制孔技術(shù)組裝等技術(shù)，促進(jìn)中國(guó)飛機(jī)裝配技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展。

3.1激光跟蹤及數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)

激光測(cè)距儀是一種高精度、高精度、適用于對(duì)較大尺寸工件進(jìn)行測(cè)量，具有高效率、高精度、裝配快速、實(shí)時(shí)跟蹤、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是，激光跟蹤器也有其不足之處。它是一種相對(duì)的測(cè)距方式，且受溫度和氣壓的影響較大，因此在測(cè)量時(shí)必須保證測(cè)量激光束不會(huì)丟失。

數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)系統(tǒng)主要是由集成化電子計(jì)算機(jī)，手持?jǐn)?shù)碼照相機(jī)，PCMCIA插口組成。數(shù)顯式攝影測(cè)量系統(tǒng)是運(yùn)用相位差測(cè)量技術(shù)，結(jié)構(gòu)光技術(shù)和電子信息技術(shù)對(duì)被測(cè)物完成反復(fù)拍攝，獲得彩色圖像信息，隨后依據(jù)三角測(cè)量原理測(cè)算出室內(nèi)空間坐標(biāo)。這類檢測(cè)系統(tǒng)方便使用，實(shí)際操作便捷，特別是在適用于動(dòng)態(tài)性目標(biāo)的快速坐標(biāo)測(cè)量。數(shù)據(jù)攝影測(cè)量對(duì)系統(tǒng)被測(cè)物件材料和現(xiàn)場(chǎng)光源十分敏感，當(dāng)被測(cè)物件過大時(shí)，會(huì)發(fā)生較大的偏差。結(jié)果顯示，這類檢測(cè)系統(tǒng)不適用于大中型預(yù)制構(gòu)件的精確測(cè)量，但又能融入于細(xì)部規(guī)格的測(cè)量。

3.2采用數(shù)字化裝配工藝

以模型構(gòu)造技術(shù)為基礎(chǔ)的，需要用三維模型對(duì)產(chǎn)品定義信息進(jìn)行詳細(xì)描述，根據(jù)協(xié)同要求建立三維模具模型，并且構(gòu)建了全機(jī)三維數(shù)字樣機(jī)，通過數(shù)字化虛擬裝配技術(shù)模擬具體裝配過程，保證了在此過程比較完善后飛機(jī)正式裝配。數(shù)字裝配過程包括虛擬仿真技術(shù)、可視化裝配技術(shù)、差分技術(shù)、數(shù)字化裝配的流程設(shè)計(jì)、裝配系統(tǒng)的建立和數(shù)字配合等幾個(gè)方面。

3.3使用組合定位技術(shù)

為了提高生產(chǎn)效率和裝配精度，應(yīng)該用全機(jī)大部件對(duì)合等裝配定位技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的裝配定位技術(shù)，這類技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)裝配零件的自動(dòng)定位，不需要重復(fù)定位，而且對(duì)零件損傷小。在應(yīng)用裝配定位技術(shù)時(shí)，還需要針對(duì)基于機(jī)器人的定位終端操縱器的系列化、柔性模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化系列化、定位集成系統(tǒng)核心功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化以及柔性工裝的數(shù)字化量驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)等內(nèi)容展開深入研究。

3.4使用制孔技術(shù)組裝

當(dāng)前在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，多種材料共存的情況比較普遍，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)對(duì)不同單一材料制孔及不同材料復(fù)合夾層制孔的研究，防止制孔過程中出現(xiàn)毛刺、橢圓形孔和復(fù)合材料分層等，提高了制孔質(zhì)量，提高了制孔質(zhì)量。同時(shí)需要加強(qiáng)高性能制孔工藝技術(shù)、自動(dòng)打孔技術(shù)、孔位找正算法、超聲波打孔技術(shù)等方面的研究和應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

總之，在當(dāng)代飛機(jī)裝配過程中，有效地應(yīng)用各種各樣數(shù)字化技術(shù)與系統(tǒng)，可以高效提升飛機(jī)裝配的效果和品質(zhì)，促進(jìn)中國(guó)飛機(jī)裝配技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展。中國(guó)對(duì)飛機(jī)場(chǎng)裝配技術(shù)的關(guān)注水平，及其其他各種各樣數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的逐漸完善，將使中國(guó)的飛機(jī)裝配技術(shù)逐漸具備發(fā)展優(yōu)點(diǎn)。

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