数字化装配技术及工艺装备在大型飞机研制中的应用

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1、ApplicationofDigitalAssemblyTechnologyandProcessEquipmentinLargeAircraftDevelopment中航飞机西安飞机分公司成书民张海宝西北工业大学康永刚成书民现任中航飞机西安飞机分公司工艺研究所所长。近年来．参与了中航工业航空科技发展战略与规划研究、《航空制造工程手册一飞机装配》分册修订、中国商飞大型客机C919项目联合论证等工作。参与轰六系列、飞豹系列、新舟系列、新支线、大客等型号研制。先后3次荣立中航工业新机研制个人三等功。l

2、O航空制造技术·2014年第22期大型飞机数字化装配技术与装备的应用实施，突破了数字化装配关键核心技术，以及组件、部件和总装配数字化装配工艺装备的研制技术，提高了大型飞机装配的生产效率和相应组部件的装配质量，同时减轻了工人劳动强度，减少了工艺装备数量。针对大型飞机结构尺寸大、装配难度大、装配质量要求高的特点，国外在新型号研制过程中已经普遍采用了数字化装配技术，相关技术装备实现了组件、部件和总装配的全面应用Ill。A380、A400M、B787、A350、F一22和F一35等新型军民机大量地应用柔

3、性装配工装、自动钻铆系统、数字化测量系统、数字化移动系统、离线编程和仿真软件等进行自动化装配，实现了飞机的高质量、高效率装配，并大幅减少了飞机装配所需的标准工装和生产工装[2-5]o如波音737新一代飞机，标准工艺装备减少80％，F一35研制中减少了95％，法国达索公司Falcon的传统工装减到￡QyE尽s工Q基Y．j!量_

4、盟零；同时大幅提高了产品的装配质量，如B747机翼装配精度由原来的10．16mm提高到0．25mm，提高了近50倍；B777客机的238个项目利用三维数字化设计与虚拟装配工

5、程思想，研制周期从8年缩短到5年，装配周期缩短50％16-7]o我国大型飞机具有高质量稳定性、高可靠性的需求，为了提高飞机装配质量和效率、降低研制成本，飞机数字化装配技术和装备在大型飞机研制中的应用势在必行，同时大型飞机研制周期短、工作量大的特点又为数字化装配技术与装备的应用提供了应用平台。在飞机数字化装配技术体系框架指导下，围绕大型飞机研制特点和需求，针对组件装配、部件装配、总装配的技术特点和工艺需求，开展了数字化装配关键基础技术、关键应用技术的研究和应用，形成了典型的组件、部件、总装配数字化

6、装配工艺装备系统，并在大型飞机研制中的开展了创新应用实践。大型飞机数字化装配工艺需求分析1组件装配工艺需求分析传统的飞机组件基本上都是采用整体刚性型架进行装配，用型架卡板定位零件和控制飞机的外形，采用刚性定位器确定零件的位置．采用标准平板保证对接分离面的协调准确度，采用标准量规保证交点的协调准确度。这种装配技术劳动强度大、生产效率低，所使用的工装、设备通用性差，难以满足小批量、多机种的生产需要。在壁板装配制孔方面，主要以手工制孑L为主，制孔效率低。手工制孑L方法不能确保制孔钻头轴线与工件表面垂直

7、以及钻头的准确定位，制孔时容易出现斜孑L、偏孔等问题，制孑L质量依赖于操作工人的技能水平，制孑L精度、质量稳定性差。我国大型飞机对研制周期、装配质量、连接精度技术的深入应用。等提出了更高的要求，迫切需要自动化装配连接技术支持。在壁板装配连接方面，主要采用手动铆枪进行手工连接装配，效率低、劳动强度大。手动铆接时由于施铆力不均匀、受力部位不一致可能出现偏钉、歪钉，甚至导致铆接失败，铆接质量稳定性差。2部件装配工艺需求分析传统的飞机部件装配依靠刚性装配型架来定位，依靠人工制孑L来连接。其协调方式以设计

8、图样为基础，通过模线、样板等模拟量进行协调，协调环节较多，路线较长，且多为实物协调，各环节误差积累后，易产生不协调问题，严重情况下会影响到装配的准确度，并且这种误差积累的原因很难透彻分析和清晰描述。而飞机部件数字化装配则依靠数控定位器定位，依靠数控设备或人工制孑L进行连接。协调环节少，协调路径短，且均以数模(数字量)进行协调，所有零件、工装均按照同一数模制造，相应误差积累小，装配准确度高。3飞机总装工艺需求分析传统的飞机总装生产模式针对不同装配件采用了大量复杂的、硬性的、专用的实物标准工装和装配

9、工装，其可变性、可重构性差，无通用性且成本高，主要缺点是：(1)飞机部件，特别是大型飞机大部件笨重，人工推动困难，效率低；(2)对接装配质量不高，手工操作时，对接面上孑L销配合精度不高，常造成强行挤压装配，易产生应力，对疲劳强度影响大；(3)对接装配协调采用模拟量传递方式，协调问题较多；(4)工装研制周期长；(5)全机测量工作往往安排在装配工作完成后，不能有效做到全生产过程的质量控制。因此，迫切需要飞机数字化装配面向大型飞机研制的数字化装配关键技术飞机数字化装配技术总体体系结构主要包括飞机数字化