飞机数字化装配技术发展与展望.pdf

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1、DevelopmentandProspectoftheAircraftDigitalAssemblyTechnology北京航空航天大学机械工程及自动化学院梅中义黄超范玉青梅中义北京航空航天大学机械工程及自动化学院副教授，毕业于北京航空航天大学航空宇航制造工程专业．主要从事飞机数字化装配与测■技术、飞机数字化设计与制造技术等方面的研究与开发工作。32航空制造技术·2015年第18期飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到如今数字化装配的发展过程。已经形成了一整套数字化装配技术体系。其中，柔性装配以及脉动生产线的应用大大提高了飞机的装配质量和效率，智能装配技术更是未

2、来飞机数字化装配发展的趋势oDOhl0．16080／j．issnl671．833x．2015．18．032回顾飞机工业的发展，飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到数字化装配的发展历程，随着各国经济与技术的进步，数字化装配技术已经在多个国家的飞机制造领域广泛应用。飞机数字化装配技术涉及飞机设计、零部件制造、数字化自动钻铆、数字化互换协调、数字化先进测量与检测和计算机软件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⋯。由于飞机装配工作的高复杂性和高精度，柔性装配已经成为飞机数字化装配技术的重要组成部分，而飞机智能装配技术已经成为飞机装

3、配技术发展的新方向，对飞机智能装配技术的研究将对我国飞机装配水平及航空企业智能制造水平的全面提升起到重要的推动作用。飞机数字化装配技术发展回顾在20世纪80年代，由于现代网络的兴起，加上计算机技术的不断发展，美国波音、洛克希德-马丁公司，还有欧洲的空客公司这些大型飞机公司都陆续地对飞机数字化装配技术进行应用，并已取得成功，典型的。，封面文章产品包括波音787、A380与JSF等。其中洛克希德·马丁公司在进行JSF战斗机研究制造之中，将每架飞机的生产周期由之前的15个月缩短到了5个月，把工装数量从350个降低到19个，实现降低成本112。采用数字化装配技术后，取消了大部

4、分的制孔工具与工装，利用较为先进的龙门钻削系统，充分利用了激光定位、电机驱动的精密制孔，提高了孔的质量，最终节省了九成以上的时间【2】。而美国波音787客机的装配连接中，充分应用复合材料，根据复合材料的力学性能特点，对其连接技术进行改善，根据此应用需求以及钻孔需求，波音公司与其他公司合作研制了专用的自动化钻孔铆接设备与技术，从而提高波音787的装配质量与速度，同时也降低了成本。另外，波音787还在总装过程中采用了iGPS系统，使多用户、大尺度、高精度的测量成为了可能【3】。此外波音公司还采用了数字化的壁板装配系统，对电磁铆接技术与柔性装配工装进行集成，解决了大型构件自

5、动化装配面临的困难；在波音737、波音757、波音777移动装配生产线的基础上，波音787采用脉动生产线模式，使得整条生产线具有分工明确细致、工作量单一重复和装配线过程流畅等优势，提高飞机生产效率。进入21世纪，飞机制造已经步人数字化时代，工程设计通过CAD来定义，工艺设计通过CAPP进行数字化仿真，工艺装备设计通过数字化定义和发放，质保通过数字化技术进行测量，零件制造可以实现全方位的数控加工，飞机装配大面积采用数字量传递技术”】。蓬勃发展的飞机数字化装配技术数字化技术在飞机装配中的应用大大提高了飞机制造质量，减少了工装数量，缩短了生产周期，降低了生产成本。随着数字化

6、装配技术发展，已经形成了一整套飞机数字化装配技术体系。1飞机数字化装配关键基础技术主要包括：(1)面向数字化装配的飞机结构设计技术。飞机数字化装配实施成功的关键在于将数字化装配的具体需求融入到飞机结构设计中，即面向数字化装配的飞机结构设计，在结构设计过程中，需要融入与装配相关的关键点Ml。(2)数字化互换协调技术。数字化互换协调方法是一种先进的基于数字化产品定义和标准工装定义的协调互换技术，用于保证生产和工装之间、生产工装与产品之间、产品部件和组件之间的尺寸和形状协调互换。数字化互换协调方法利用数控加工、成形制造出准确的零件外形和所有的定位元素。在工装制造时，通过数字

7、测量系统(如激光跟踪仪、数字照相测量和室内GPS等设备)实时监控、测量工装或产品上相关控制点(关键特性)的位置，建立起产品零部件基准坐标系统，并在此坐标系统中将工装或产品上关键特征点的测量数据和3D模型定义数据直接进行比较，分析出空间测量数值与理论数据的偏差情况，作为检验产品是否合格及进一步调整的依据。(3)飞机数字化装配工艺规划与仿真技术。飞机装配过程涉及了成千上万的零部件、工装、夹具、工具，并有大量装配操作等，精确、合理地对装配工艺进行规划、分析、仿真，可有效解决装配工艺设计中的装配不协调、干涉、碰撞、超差等问题，保证产品精准快速装配，是提高产品