大型飞机研制中的若干数字化智能装配技术

《大型飞机研制中的若干数字化智能装配技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、钐论坛FORUM大型飞机研制中的若干数字化智能装配技术董一巍112，李晓琳1，赵奇1(1．厦门大学航空航天学院，厦门361005；2．厦门大学深圳研究院，深圳518057)【摘要】大型飞机的研制是国家提高自主创新能力的战略重点。为了提高大飞机装配质量与生产效率，采用数字化智能装配技术是必然的发展趋势。本文介绍了飞机智能化装配的系统框架与其技术体系架构，阐述了目前大型飞机装配所面临的难题，并指出虚拟现实仿真优化技术、专用智能装配工艺装备的开发，以及飞机总装智能装配生产线技术是智能装配技术的热点与发展方向，并分别进行了介绍，并阐述了国内外

2、应用发展现状，最后指出了国内现有智能装配技术的不足与差距。关键词：大飞机；智能装配；虚拟仿真；智能工装DOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．1／2．058董一巍厦门大学航空航天学院助理教授．美国麻省理工学院博士后．中国机械工程学会高级会员．中国航空学会会员。主要研究方向为航空工艺工装的设计与制造、成形加工过程多尺度建模及仿真优化。主持并参与了多项国家及省部级课题。+福建省高校产学重大项目(2015H6023)、广东省自然科学基金(2014A030310004)。58航空制造技术·2016年第1／2期在我国

3、，大型飞机一般指150座级以上的大型客机和起飞总重量超过100t的军民用大型运输机⋯。2015年11月213，中国商用飞机有限责任公司(中国商飞)在上海举行中国大飞机首次下线仪式，标志着我国已正式具备自主生产大型飞机的能力。大飞机整体结构尺寸大，装配零件数量及种类繁杂，对装配精度要求高，协调关系复杂12l。为了在保证装配质量、提高机体疲劳寿命的同时，大幅提高大飞机的生产效率，降低生产成本，必须要求采用大飞机数字化智能装配技术，加大装配过程中的智能化程度，使大飞机装配过程更精确且更有效率。与传统装配技术不同的是，飞机智能化装配是将装配过

4、程中的各个单元，包括相关系统、零部件、机器设备、工装夹具、人以及物流等，根据不同需求进行智能化调整，构建出智能化装配系统，其模型框架如图1所示。此模型中主要包括信息处理与决策单元、装配生产线或车间、知识累积与自适应控制单元、自动化装配单元、智能检测与监控系统以及信息获取与集成单元。因此，具有状态感知、实时分析、自主决策、高度集成和精准执行的特征【3】。飞机智能化装配技术体系架构主要包括飞机智能装配支撑技术、飞机智能装配关键技术以及飞机智能装配应用系统3个层级，如图2所示。随着部件尺寸、巡航速度、航载重量、可靠性的一些指标的变化，大飞机

5、装配面临的难题主要有‘41：(1)为了保证以临界音速飞行的大型飞机的安全可靠性和经济性，必须采用柔性设计原则，采用轻量化、整体化、模块化结构。对精度和可靠性的要求严苛，使得部件装配连接的难度较大。(2)大型飞机部件尺寸大，装配精度要求高。为了提高生产效率，需仉棚。胁舐大飞机数字化设计与制造匪亟互至匦图1飞机智能装配系统模型示意Fig．1Modelofaircraftintelligentassemblysystem图2飞机智能装配技术体系示意Fig．2Aircraftintelligentassemblytechnologysyste

6、m要随时协调各部件尺寸，并根据大飞机产业化发展构造装配生产线，达到批量生产。(3)大型飞机产品配套关系复杂，复杂零件数量巨大。数字化技术的应用是有效的解决方法。实现信息共享与流程控制，通过虚拟装配模拟，制定装配流程，有助于实现大飞机高效率、高质量的装配。(4)随着大飞机的不断研制与发展，对材料性能的要求越来越高，大型飞机上复合材料的占比越来越多。为了满足复合材料与其混合结构装配的需求，复合材料结构制孔和精确装配对飞机性能影响重大。由于飞机装配工作的高复杂性和高精度要求，智能装配技术已经成为飞机装配技术发展的新方向。飞机智能装配技术是机

7、械、电子、控制、计算机、人工智能等多学科交叉融合的高新技术。其中，虚拟现实仿真优化技术、专用智能装配工艺装备的开发以及飞机总装智能装配生产线技术作为智能装配技术的热点与发展方向，能够有效解决大飞机装配过程中的难题，也是提高飞机装配水平及智能制造水平的关键所在。虚拟现实仿真优化技术虚拟现实仿真优化技术是飞机智能化装配的关键技术。其技术内涵为：为保证数字化装配全过程顺利实施，结合飞机装配路径规划、装配物料以及实际装配布局，建立装配过程中的生产模型和工艺模型，提前在虚拟现实环境中进行全装配过程的仿真，通过人机工效分析对装配全过程进行过程优化

8、，直到装配方案满足要求，从而正确指导装配过程的技术体系‘51。建立飞机虚拟装配系统的主要意义在于：(1)通过三维可视化手段，工艺设计人员可进行工艺规划和仿真验证，可以提高工艺规划效率，减少装配过程中的不合理设计。(2)通