浅谈飞机总装自动化装配生产线

浅谈飞机总装自动化装配生产线

张聪  ,陈波

中航西安飞机工业集团股份有限公司    陕西西安  710089

摘要:飞机自动装配是缩短生产周期、降低成本和提高生产力的重要技术。由于现代飞机寿命较长，装配精度和质量起着重要作用。通过研究和应用柔性制造技术、自动装配技术、数字测量技术、精益制造和信息技术等先进技术，开发了总装配技术，以便能够准确地支持大型装配的飞机定位和自动分配。数字测量和平稳运动可以提高机的生产效率，缩短生产周期，降低成本。

关键词：飞机；总装；自动化；移动技术

飞机的总装是一个复杂而耗时的过程，对于传统的装配方法，使用大量的固定工装和支架可能会导致较长的装配周期、繁重的工作负载、低装配质量和不稳定。飞机使用较少的连接、少则数十万个部件和100多万个部件来减轻重量、防止腐蚀、疲劳、密封和装配。自动装配技术不仅允许零件的开敞和困难装配，而且提高了装配效率和质量，降低了装配成本，并改变了传统的手动装配方式。

一、国内飞机总装配技术发展现状

国内飞机总装通常在固定机位模式下进行，其中人员、货物、设备和工装绕飞机旋转。最终装配的整个过程主要取决于手动装配。所使用工装是工作梯，测量仪器落后，效率低下。虽然近年来中国也开发和应用了一些相关技术，但一些数字装配技术是为局部装配设计的，往往与发达国家相距甚远。到目前为止，它还没有达到新模型的要求，这种差异反映在以下四个方面:(1)飞机的装配是在人工操作模式下进行的，导致产品一致性差和质量不一致。(2)在飞机制造过程中来回移动工具和设备，危害安全；(3)生产控制以调度管理为基础，与先进的调度管理模式相去甚远；(4)批量生产能力不足、变式生产的快速过渡、生产效率低下以及持续生产的均衡供应得不到保障。为了改变现状，必须引进新技术。本研究对国内外飞机装配技术的发展和应用、飞机装配技术创新的自发引进、飞机制造中的数字定位技术、技术的自动吸收以及大多数数字测量技术等提供了详细的见解。

二、大部件自动对接技术

飞机大部分部件的对接是飞机整体构造的开始，装配质量和效率直接影响后续的装配过程。总装由集成的过程控制、激光和控制系统控制，这些系统协调数控定位器，以调整和对接机身前后。对接机身前段与中段的总装生产线为支撑调平、位置测量和自动调整三个阶段。支撑调平，利用机身支撑和激光跟踪三个定位器测量机身上的水平测量点，并将它们传输到站位过程控制和调姿系统，以便对机身位置进行评估，。基于刚体的不变性模拟、分析和规划展开路径，评估展开路径的逻辑，执行控制系统发出的调姿指令，并运行调平机身中段。激光跟踪仪测量机身表面上选定对合孔位置信息，并用作前段调姿的基础。机身前段(定位器、组合平台)支撑，测量机身对合孔，并将测量数据发送到站位控制系统和站位软件。确定当前位置和目标位置，并根据接头孔匹配将其发送到控制器。位置控制系统通过仿真分析和位置轨迹配置发送命令，并通过控制系统执行位置命令，完成机身前段位置的调整。

三、飞机柔性支撑技术

总装生产线使用机身跟踪工具定位左右翼，而不是原来的千斤顶，以确保飞机的精确对准和支撑。定心单元由底座、纵横及上拖板、缸体支撑、伸缩柱、球头夹紧。飞机总装支持定位设备，采用先进的数字传感器技术实现飞机的自适应和无缝对准。精确支持三坐标数控定位器。原来的千斤顶被改装成适合手动推入，直观地切换到飞机的支撑模式，降低了工人的劳动强度，并无应力地自动化支撑。

四、数字化测量技术

1.初始测量方法的缺点。初始测量是使用水平仪、测量标尺、靶板和校靶。X-Y轴(水平位置)用轴测量仪根据水平仪，并将每种产品置于水平状态；在z轴吊线加水平仪，以放置相应系统的目标平面(飞机前方25米)；然后，将不同的产品与相应的目标靶板对齐以进行自定义。整个测量方法和整个过程都有一些缺点，(1)重复此步骤。所以校靶测量中的使用摆放靶板，雷达、平显、航炮校靶的过程必须重复。(2)每一学科根据其各自的尺寸，产生不同形状和要求的靶板，不是通用靶板。(3)摆放远靶板，占据有效空间；(4)人工测量误差和不准确。

2.激光测量技术的优点。总装生产线采用激光测量技术测量，通过跟踪仪、便携式激光跟踪测量仪和计算机控制仪表校靶测量，包括全机水平、起落架参数测量和平显、航炮、雷达校靶，优点在于:(1)用虚拟靶板取代原来的实物，大大减少生产面积，消除靶板的摆放，降低人工成本，缩短飞机的生产周期。(2)采用高精度激光测量仪提高了测量精度和重复测量的一致性，大大提高了飞机的作战能力。

五、机电一体化移动技术

飞机总装生产线系统中专用链板为链和短链板，具有一定的承载以满足平台使用要求。长链板用于飞机的承载和拖动。轨道安装在地下，飞机具有复合板式结构，长链板，宽度580、长14 960 mm，平板下对小滚轮N=14 960/133.33≈112。短链板位于牵引板链上，其结构与活动轨迹相似。表面在地面上，强通过性，整个车间整洁、美观。该线对称地长链板的长、短链板的两侧，由同一同时运输系统运输，以确保长链板的双向操作。同步两条链时的绝对误差主要与制造精度、机械零件的弹性变形以及各运动之间的距离有关。长链板有严格的同步要求，单向承载两侧长链板时，首先出现制造零件错误，其次出现运动间隙错误；如果两个长链板的工作方式相同，则两侧两个机械组件的弹性变形是相同的。由于配备飞机的系统相互独立，工作机会没有差别，即两个长链板的相对工作条件比较好，因此同步误差较小。

飞机总装采用柔性装配技术、运动技术、数字支撑配置方法、数字测量技术和集成自动装配技术制造。通过装配，我们可以系统地掌握飞机自动装配的关键技能，弥补国产飞机装配中的差距，改进飞机的制造技术，缩短生产周期，降低成本，提高飞机质量。

参考文献：

[1]丘华兵，等.飞机装配工艺设计知识本体[J].西北工业大学学报，2020，（1）：32-36.

[2]刘汝乐.面向生产现场的虚拟装配工艺规划技术[J].计算机集成制造系统，2019，（1）：67-73.