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中航工业飞机数字化装配技术发展与应用

导读: 飞机装配技术经历了从人工装配、半机械/半自动化装配到机械/自动化装配的发展历程,而目前得到各经济、军事发达国家高度重视的数字化装配技术,正成为现代飞机制造的科技制高点。

中航工业飞机数字化装配技术发展与应用

数字化装配技术体系

中航工业成飞 陈雪梅 刘顺涛

飞机装配技术经历了从人工装配、半机械/半自动化装配到机械/自动化装配的发展历程,而目前得到各经济、军事发达国家高度重视的数字化装配技术,正成为现代飞机制造的科技制高点。为了保证飞机日益苛刻的装配质量要求,满足机体长寿命要求,提高生产效率,数字化装配成为必然的选择。

数字化装配技术的应用进展

数字化装配技术不仅包括了传统数字化装配概念中工装的设计、制造及装配的虚拟仿真等,还包括了诸如柔性装配、无型架装配等自动化方法,是数字化工艺技术、数字化柔性装配工装技术、光学检测与反馈技术、数字化钻铆技术及数字化的集成控制技术等多种先进技术的综合应用。

需要强调的是,数字化装配技术不仅仅局限于软、硬件设备的简单堆砌,更在于融合整个设计、制造的数字化过程,它以产品数据集为中心,以数字量传递为基础,利用数字化装配工艺规划,数控设备的自动钻铆,数字化测量设备的测量定位等技术,使产品在装配过程中真正得到有效控制,建立起一套有效的产品发放过程控制机制以及相关的工作规范和制度,以保证生产效率和产品质量。

数字化装配技术体系

飞机数字化装配技术体系涉及了装配工艺规划、数字化柔性定位、装配制孔连接、自动控制、先进测量与检测以及系统集成控制等众多先进技术和装备,是机械、电子、控制、计算机等多学科交叉融合的高新技术集成。依据飞机装配的工艺流程,可将数字化装配技术体系归纳为7个方面:

数字化装配工艺设计。数字化装配工艺设计的基础是基于模型的定义(MBD)技术,即用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息,作为唯一的制造依据。MBD技术根据数字化定义规范,采用三维建模进行数字化产品定义,建立起满足协调要求的全机三维数字样机和三维工装模型。

装配定位技术。装配定位技术主要分为工装定位和零件装配基准孔面自定位两个方面。装配工装在飞机装配过程中被大量采用以保证进入装配的飞机零件、组合件、板件及段件精确定位。柔性工装克服了刚性工装刚性专用、设计制造周期长、存储占地面积大,结构开敞性较差等缺点,具有柔性化、数字化、模块化的特点。

装配制孔技术。现代飞机结构件采用的主要连接方式仍为机械连接,新型飞机对改善各连接点的技术状态(表面质量、配合性质、结构形式等)提出了很高要求,复合材料的大量采用更带来了大量复合材料的制孔需求,单纯依靠传统的手工制孔,很容易出现复材分层、孔径椭圆等故障,产品质量难以保证。解决这些问题的最重要途径是通过改善制孔工艺方法,采用自动化手段进行连接孔的精确定位和制备,以提高制孔质量和效率。

装配连接技术。飞机制造中装配连接质量直接影响飞机结构的抗疲劳性能与可靠性。高性能航空器的机械连接结构必须采用先进的连接技术;另一方面,先进标准连接件的选取和安装工艺(如安装工具、干涉量的确定等)也应作为装配连接技术研究的重要内容。

数字化检测技术。数字化检测技术已成为打通飞机复杂零件与大尺寸零部件设计、制造、装配、检测一体化流程,提升检测效率与水平的关键环节。应采用基于数字化检测设备(坐标测量机、激光跟踪仪、激光雷达、激光扫描仪等)的产品三维检测与质量控制手段,建立数字化检测技术体系,开发计算机辅助检测规划与测量数据分析系统,制定相应的数字化检测技术规范,以实现提高检测效率与质量的目标。

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