淺析機械裝配工藝在飛機制造企業中的應用

李媛

空裝駐西安地區第一軍事代表室 陜西 西安 710089

引言

機械裝配是飛機制造廠的重要加工工序，做好這項工作意義顯著。但是，從當前國內機械裝備方式來說，裝配設施種類比較簡單，先進高水平裝配工藝運用尚未推廣，有許多問題尚待處理，但機械裝配方法依舊不能忽略，先進高水平機械裝備技術不僅僅是提升機械裝配效率的前提保障，還是節約人力投資的重要舉措。另外，因為飛機制造環節包含許多學科專業知識，探究資金缺口較大且周期較長，隨著時代進步和經濟發展，人們針對今后飛機性能有了更高的制造要求，使得飛機制造廠投入大量資金和精力在機械規劃制造和科研實驗等方面。文章對飛機制造廠內機械裝配方法的具體使用進行了詳細探討。

1 飛機制造廠內機械裝配技術常見的問題介紹

1.1 機械配件裝配效果差

相較于其他發達地區，中國航空航天科學方面盡管在應用研究上存在很大的差距，但是從整體來看尚不明顯，主要表現在生產中。零件加工上國內的飛機裝配無論是質量或者數量表現得都比較好，但其中存在許多問題，這些問題一般表現在機械裝配方面，例如裝配所耗費的時間很長，因為受時間和人力等各項因素限制，會在較大程度上下降飛機裝配率，最后使得飛機制造水平和先進國家有明顯差距。與本國相比，其他一些發達國家在飛機配件安裝方面的優勢非常明顯，他們均是采用智能化工具進行機械裝配，如此既可以明顯提高裝配效率，還能保證裝配質量。由此，在技術不斷進步的大環境下，需要持續深入探究飛機零件制造。

1.2 機械設施不完整

機械加工時生產率決定了生產效果，而生產工具對保證生產效率有較大意義。目前，我國大多數機械裝配均是采取人工模式，缺少先進的機械設施，由此如果裝配者缺少高質量技術就不能保證機械裝配效果。另外，現有的裝配方法針對如今生產產品的需求量也在持續增多，而目前的部分機械設施應用整體上很少，如此無法充分發揮出機械裝配技術的優勢。

1.3 員工工作強度大

伴隨生產需要的不斷增多，員工勞動強度也隨之增加，若加工機器的數字化程度和智能化水平無法達到要求，將無法避免的會增多員工工作量。機械裝配環節，由于飛機元配件重量很大，還需要員工親自搬運，如此會消耗他們很大的體力，針對員工身體有很高要求。國內的航空組裝技術主要靠手工進行，相關的裝備還不完善，如果組裝工人的精力不夠，則無法保證產品的組裝，若這些工作可以利用機械設備處理，就可以大大減小員工體力工作強度，組裝的速度也大大加快了。此外，因為機器組裝工作能更均勻地工作，相對于人力的勞累和能量的缺乏，可以減少機器組裝中的工作錯誤，進而促使員工更加深入的探究專業技術的使用，并推動國內飛機制造領域迅速發展。

2 飛機機體裝配

2.1 機體裝配步驟

從機械加工全流程來分析，機械組裝是機械加工的最終環節，其組裝的好壞直接關系到機械設備的品質。由于組裝時組裝不好，就算有質量好的部件，組裝出來的成品也未必能達到標準，因此，機械組裝可以說是機械制造的最后一道工序，裝配機體主要包括以下步驟：先用零件構成飛機機體壁板，然后把壁板與框構成半筒段然后構成筒段，再把各筒段對接為機體。半筒段裝配環節，有可能產生一個框銜接多塊壁板，多塊壁板裝配于幾組框上，或是框與壁板共同分為組件，先把框裝配于壁板上，然后把壁板裝配為半筒形件。

2.2 機體筒段裝配

機體是筒形薄壁構造，其剛性較好，工藝剛性較好，除地板處其他位置都具備一定的開敞性。裝配機體筒段時，要許多輔助工裝做好機體筒段裝配工作。我國飛機制造廠中比較常用的裝配模式依舊是人工打孔鉚接，為提升裝配效率，把人工打孔鉆鉚改造成半自動裝配，指柔性軌道和爬行機器人展開制孔且人工補鉚。安裝配置筒段時，機體壁板經裝配孔精準定位，以蒙皮形狀為標準，定位后經把壁板加固于工裝上；隔框就以對接端部孔為基準按照工樁精準定位。

2.3 機體對接

機體對接是以中機體為標準，把中機體置于固定工裝上，通過移動工裝支護前機體和后機體同中機體對接。智能對接涉及中機體調姿﹑移動配件調姿與機體對接。而調姿是依靠驅動定位器和位姿標定共同處理，機體對接即通過電腦管理移動配件的直線運動將之和中機體對接，實現智能對接。中機體調姿一般是把中機體根據對接工藝標準和設計規定由初始姿態調節至裝配所要的理論所需姿態的流程。把調姿過程分成航向調整﹑俯仰調整﹑橫滾調整與位置調整四個階段，以便于階段性檢查其是否滿足姿態需求。中機體調姿結束且鎖死以后，對需要對接的前機體或后機體完成調姿，其調整形式和中機體類似。前機體調姿能分成3步：前機體原位調整﹑前機體位置調節﹑機體段對接。原位調整即保證位置不變僅僅調整機體姿態，簡單地說即保證調節后姿態不變，把機體由初始部位移至目標部位。檢測前機體在初始部位的基準點坐標值以明確其初始位姿，經比較初始位姿和目標位姿需帶機體位姿差值，以此獲得機體調姿活動軌跡，且逆解出每個定位設備的位移量，利用PLC控制軟件驅動定位設備完成機體調姿，最后把前機體和中機體經過直線運動實現對接。

3 飛機制造廠內機械裝配工藝的具體運用

3.1 加強精細化控制

飛機制造過程，最后環節即機械裝配，該環節的裝配效果直接影響到飛機制造效果。所以，裝配環節采取精細化管理手段對優化裝配工藝非常關鍵，可以對裝配加工線進行精細化控制。在數字化﹑智能鉆鉚工藝發展階段，將上述兩種技術相結合使用，創建多機型與多種工件裝配加工線，實現智能化裝配。在加工線上有許多裝配模式，根據飛機裝配結構﹑裝配流程等建立加工線的操作模型，也能建立混合裝配形式。管理過程，改變傳統飛機零件裝配過程單調的加工模式，按照飛機裝配步驟，采取流水線裝配形式和混合布局形式。

比如，波音企業在飛機裝配部裝過程與總裝過程，采取移動裝配加工線，根據移動裝配優點，不斷縮減總裝時間，既節省了公司裝配費用，還明顯提高了飛機總裝工作效率[1]。所以，飛機裝配管理過程，要充分體現加工線整體工作作用，設立科學的裝配方式，根據裝配工藝，從總體上規劃加工線，做好管理組織的規劃，確保裝配工藝的使用，提升工作效率。

3.2 智能化輸送

機械加工智能化是工業生產的主要發展方向，由此，飛機制造廠改進裝配工藝能夠從智能化輸送著手，在確保加工質量的基礎上減小零件操作者工作強度及效率。飛機制造廠要優選智能化輸送方法，將之用于輕型零配件裝配工序與加工線上，高智能化的加工流水線將有序形成，如此能夠減小飛機制造廠的成本與工作強度。在智能化輸送的基礎上，必須保障機械的流動性，小批量﹑多樣化固定式裝配出現的加工效率底下現象可以由此順利處理，不同批量﹑不同工件的裝配需求也可以得到滿足。飛機制造廠裝配加工線設計要盡量適應多零件裝配需求，由此根據不同零件結構特征，經改變工裝﹑支架等適應不同零件要求，加工節拍的科學調整也應當得到高度關注，由此適應裝配時間要求。

3.3 人性化加工

飛機制造廠內的裝配工藝改進還要融入人性化觀念，深入探究人性化操作，如下降工作強度﹑削減人工搬運零件次數，這些都是人性化操作的重要表現。如裝配環節要采用升降結構﹑平衡式起重器等，要注意設備操控者的安全性與舒適性，而使用液壓壓裝零件的加熱與冷凍設備，零件配裝的工人需求將明顯下降，需要員工參與的體力工作數量也將大大削減，這也是人性化表現[2]。人性化加工的實現少不了智能化設備的支撐，但是要設法保證環境干凈度，由此為智能化操作平臺的安全可靠運轉提供支撐，該過程實現的工作環境改善也可以為裝配質量管理提供保障，人性化加工的關鍵性可見一斑。另外，還要貫徹執行設計要求﹑持續改進工藝﹑輔助先進的加工工藝，可以不斷提高飛機制造廠的機械裝配率以及市場競爭力。

3.4 裝配工藝模擬

為不斷完善飛機制造廠中裝配工藝，必須注重飛機裝配工藝模擬，這一模擬能根據MBD技術進行，經編制BOM表構成產品結構樹，編制裝配計劃能根據產品結構樹處理，工裝標準的提出﹑“工步”等級的劃分也能逐漸實現，最后獲得裝配方法結構樹，而且要把加工資源和產品相結合。裝配工藝規劃和模擬優化應當在虛擬狀態下開展，由此獲得3D工藝文件與裝配工藝系統。機械裝配前，裝配模擬可以提前找出碰撞﹑干涉等情況，由此改進裝配工藝，即能提高裝配工藝規劃的科學性，設計﹑加工﹑裝配等過程也有足夠依據[3]。以往的物理樣機能用飛機裝配工藝模擬替代，能減少研發資金與裝配時間﹑提高零件質量﹑降低零件故障率，避免人為差錯和裝配環節多次催生的重復規劃等問題。飛機裝配工藝模擬包含模擬環境營造﹑設置裝配工藝﹑裝配模擬與完善等環節，具體模擬能夠從裝配路徑與裝配順序模擬﹑裝配干涉模擬﹑人機工程模擬方面著手：①裝配路徑與裝配順序模擬。要根據產品的資源﹑結構﹑工藝指令等數據，把裝配辦法﹑裝配路徑與順序等在模擬裝配條件下動態實現，組織視覺觀察，可以實時檢測裝配環節工裝﹑配件的碰撞和干涉現象，經優化調整能提高裝配路徑與順序的科學性；②裝配干涉模擬。為防止機械裝配環節產生干涉﹑碰撞現象，必須嚴格組織裝配干涉模擬，可以更好保證產品和工藝規劃科學性[4]。碰撞干涉檢測通常根據不同裝配零件的位置干涉現象展開，是否有高科學性的產品容差分配也是檢測核心，動態干涉檢測還要注意工件活動包絡體；③人機工程模擬。根據人性化觀念，人機工程模擬要對裝配環節零件可視化﹑工具可達性﹑員工姿態舒適度﹑工作空間開敞性等進行模擬研究，由此保證裝配環節的人性化﹑科學化。在高質量的飛機裝配工藝模擬支撐下，有效改進裝配路徑與順序﹑工裝構造﹑裝配方法﹑加工線分布，零件裝配環節的裝配效率提高﹑工作強度合適﹑人機環境較好﹑工藝指令科學等目標就能有效實現。

簡而言之，提升機械裝配生產效率表明了提升機械設計質量與加工手段，使得機械零件生產精度與配合精度更加嚴格[5]。為確保機械裝配環節元配件生產滿足設計規定和加工要求，員工堅持實事求是宗旨積極改變傳統工作觀念，盡可能縮短選配﹑修配和焊配等順序使用時間，依靠機械裝配作業流水線大幅度提升裝配效率。另外，因為機械裝配工藝規范性和科學性是提升裝配效率的重要保障，能將之看作飛機制造廠提高市場競爭力的重要手段，是推動企業進步主流趨勢。

4 結束語

經上述分析，了解到飛機制造廠生產管理能力代表了國內制造業科技水平和發展前景，而當前國內制造業還有很多問題尚待處理，行業發展局勢比較嚴峻，需要飛機制造廠借助現代化科技力量提高軍用飛機批量制造能力加速軍用飛機研發進度。所以，飛機制造廠大力引入全球高水平飛機加工工藝改變傳統管理觀念，把機械裝配工藝作為保障飛機制造廠裝配質量的基礎條件，充分運用現代科技，開闊眼界，加快地推進國內各個行業的研制，并不斷提升大規模的生產水平，壓縮加工成本投資為企業創造大量經濟收益。