大型飞机壁板组件先进装配技术

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1、论坛大型飞机壁板组件先进装配技术王巍，俞鸿均，谷天慧(沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136)【摘要】随着技术引进与柔性工艺装备的研发，壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统。但是制造企业仍然采用传统的刚性工装工艺流程设计和单独的自动钻铆工艺设计，并没有研发、设计面向自动钻铆机的柔性工装，从而未能充分利用自动钻铆系统。针对壁板组件装配现状，采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案，基于PDM的一体化工艺设计方案，实现三维MBD技术的工艺设计集成管理。开展了壁板组件装配先进自动钻铆技术及钻铆过程的应用研究，初步研究了自动钻铆机

2、与柔性工装集成并铆接装配壁板组件技术，并阐述了壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用，为大型飞机壁板组件快速精确装配提供参考。关键词：壁板组件；自动钻铆；柔性工装DOI：10．16080住issnl671—833x．2016．05．042王巍沈阳航空航天大学航空航天学部教授．主要研究方向为数字化飞机制造技术、飞机装配工装的通用性及模块化设计。随着自主研发与制造大型飞机项目的顺利开展，引进国际化航空先进制造技术的同时，我国大型飞机数字化装配技术得以快速发展。大型42航空制造技术·2016年第5期飞机具有壁板组件曲面复杂、结构尺寸大、空间较开敞

3、、气动布局稳定性和组件装配质量要求高等特点，对先进装配技术的需求迫在眉睫。由于壁板组件装配的质量要求与本身结构特点，国外各大飞机制造厂采用壁板组件先进装配技术，如波音、空客、法航及庞巴迪等大型军民用飞机的机身与机翼壁板组件、冀梁组件等广泛采用了先进装配工艺、自动钻铆、柔性装配及装配仿真分析等技术，快速实现并完成了壁板组件高质量、高效率及低成本的装配。面对航空企业竞争日益激烈的国际形势，我国在研制大型飞机壁板组件数字化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性、设备成本等因素⋯。飞机壁板组件数字化、自动化的装配应用研究较为广泛，随着技术引进与

4、柔性工艺装备的研发，壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统。本文讨论自动钻铆机与柔性工装集成铆接装配壁板组件技术，并阐述壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用，以期为大型飞机壁板组件快速精确装配和大部件装配技术研究提供参考。壁板组件装配先进工艺设计系统目前在大型飞机新型号研制中，装配工艺设计采用MBD技术，即通过三维模型表达设计意图，在三维模型上标注尺寸、定义公差、注释加工信息等，取消传统的二维图样【2】。针对飞机壁板组件装配工艺而言，由于壁板、长桁及隔框等零组件装配曲度大、结构开敞等自身特点，单纯通过二维图纸和传统的三维数模表达很难完成装配

5、工艺规划的准确实施，而壁板组件装配工艺又是分块壁板对接及飞机大部件对接装配的关键环节，其装配工艺设计与精确的实施较重要。新型号飞机壁板装配先进工艺设计改变传统的刚性工装装配产品的工艺流程设计或采用典型的刚性工装对壁板预装配，使用自动钻铆机完成壁板组件铆接装配。采用基于PDM一体化三维工艺设计方案，实现基于MBD的壁板组件装配工艺规划、详细设计及指令开发，使得装配工艺流程设计通过MBD技术一体化集成平台完成【3】。新型号飞机壁板装配先进工艺(图1)采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案，基于PDM的一体化三维工艺设计采用三维CAPP系

6、统作为先进装配工艺方案的编制工具，三维CAPP编制的壁板组件装配工艺界面包括壁板零组件及工艺装备结构化参数信息、装配工艺流程、装配轻量化模型、装配使用柔性工装及自动钻铆机型号、实物图片及容差分配的方式等可视化信息通过PDM系统平台集成管理。同时壁板组件装配三维工艺数据通过与自动钻铆机、柔性工装及数字化测量设备等制造执行系统衔接，可以将轻量化模型发布到数字化、柔性化生产制造执行系统中，壁板组件装配现场的操作者可以通过数字化生产制造执行系统的人机交互界面，浏览可视化3D工艺流程，执行装配操作。壁板组件装配先进工艺设计系统主要包括工艺设计软件，

7、装配工艺设计数据采集、流程管理及与三维CAPP、MES与ERP的集成系统。通过PDM集成系统完成工艺流程设计，工艺数据采集系统对装配工艺数据进行EBOM管理，将采集的数据进行PBOM／MBOM／AO／F0数据管理，完成工艺流程仿真干涉检验，将问题反馈至工艺设计更改系统进行修改，设计更改PBOM时PDM系统能够自动提示工艺编制人员进行工艺优化修改。壁板组件工艺设计人员可从PDM系统直接启动工艺编辑环境进行编辑工作。壁板组件装配工艺编辑环境直接利用PDM系统管先进工艺装配流程工艺数据的发放露壁板组件装配先进工艺设计系统装配工艺设计数据采集工艺

8、设计数据的管理EBOM管理数据的二次分发管理、、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．__-一工艺设计更日信息处理壁板组件壁板组件预装配人机工程自动钻铆装配PDM工艺设计系统集成装配工艺设计流