飞机数字化装配定位技术研究

广伟　李洁　姚展

摘 要：在飞机装配过程中，存在着协作困难、工作量大的问题，同时，由于技术难度大、质量要求高，因此在飞机的制造过程中，零部件装配具有十分重要的意义。为了使飞机装配质量和效率得到提升，近年来，逐渐应用了自动化技术、信息技术、计算机技术等，形成了数字化的装配定位技术，极大地优化了飞机的制造过程。

关键词：飞机；数字化装配定位；技术研究

前言

与普通机械制造不同，飞机制造存在着很大的特殊性。飞机对于准确度和气动外形的要求十分严格，同时空间紧凑、结构复杂，具有极多的连接件和零件。并且这些零件普遍具有复杂的形状、较小的刚度和较大的尺寸，容易发生形变。因此，在装配定位过程中，必须进行精细、准确的操作。传统技术工艺很难满足这一要求，而数字化数字化装配定位技术则能够很好的满足这一要求，因此具有十分良好的实际应用意义。

1 数字化装配系统的框架

1.1 系统总体设计

在系统运行过程中，数据库将零件信息传送给工艺子系统，进行数字化装配分析，然后返回数据库当中。然后设计和优化零件装配过程，进行数字化预装配、容差分配、误差分析，并将工艺信息返回数据库。工装子系统利用数据库的工艺子系统数据，设计数字化装配工装。在零件装配定位中，数据库将装配工艺信息传送给控制平台，进行分析和运算。定位伺服装置接收控制信号，对定位子系统机械随动定位装置进行驱动，结合光学检测补偿子系统，从而进行零件的精确定位装配[1]。

1.2 系统集成设计

在系统集成设计当中，应当根据飞机装配的具体要求，对相应的产品和技术进行优选，使各个子系统之间能够形成一个可靠、有效、经济、完整的整体结构。同时，各个子系统之间能够实现良好的协调合作，从而使系统的整体效益得到发挥，实现整体优化的提高。根据数字化装配定位系统的设计要求，采用XML技术进行系统集成设计，实现各个子系统跨平台、跨语言、跨系统、分布式异构继承。在集成体系中，含有多层不同的结构，根据逻辑可分为功能子系统层、集成层、数据层等。

2 数字化装配定位系统技术方案

2.1 立柱组合式技术方案

立柱组合式定位装置能够对蒙皮和长桁同时进行夹持，从而在水平和竖直方向上实现蒙皮和长桁的相互移动，从而更好的装配定位蒙皮和长桁。立柱组合式数字化装配定位平台的基础也是型架骨架，但是将原型架骨架上的定位器、蒙皮挡件、压紧器、内型卡板等都去除，直接在型架骨架底座上固定立柱组合式机械随动定位装置，从而构成装配定位平台。立柱组合式数字化装配定位装置能够对蒙皮和长桁实现良好的同时精确定位。

2.2 十字架支臂式技术方案

在十字架支臂式装配定位装置中，能够实现在水平、竖直方向上长桁的移动和转动，从而在空间中对其进行定位[2]。该数字化装配定位平台的基础是型架骨架，该骨架将原型架上的压紧器、定位器等去除，将蒙皮挡件、内型卡板等加以保留。在型架底座上固定十字架支臂式机械随动定位装置。十字架支臂式数字化装配定位平台能够有效的对长桁等零件进行定位，同时通过蒙皮挡件和内型卡板，精确的定位蒙皮。

3 数字化装配定位关键技术

3.1 基于齐次坐标变换装配定位原理

在飞机装配的过程中，根据相关的设计要求和技术标准，应当将参考点作为基准点，将零件向空间中相应的位置上进行移动。同时应当对零件的空间姿态，即零件位姿加以确保，之后在进行连接和装配。因此，在数字化装配定位平台的工作过程中，就是要在飞机空间坐标系当中，通过定位机构对空间坐标运动进行侦测，从而实现满足设计要求和技术标准的零件空间位姿。

3.2 集成控制技术

在数字化装配定位系统运行的过程中，远程数据库向系统控制平台提供定位数据，供其计算和分析。然后向PLC可编程控制器传递控制信息，使其转换为驱动信息[3]。在通过定位驱动器对定位机构进行驱动，从而定位零件。在这一过程中，光学测量仪器实时测量零件定位情况，分析相关数据，并给出相应的定位补偿数据，从而精确定位零件。在集成控制系统中，主要包括了设备网、控制网、以太网等结构。

3.3 柔性装配工装技术

飞机装配过程中，应当首先固定和定位零部件，然后在进行连接和装配，从而使飞机的动力学外形得到保证。在这一过程中，应用的数字化柔性装配工装技术是以数字量尺寸协调体系为基础的，能够实现自动化装配和模块化重组的工装系统。在装配过程中，能够有效的传递产品信息数字量，无需使用飞机零件装配专用的传统型架，提高了飞机装配的效率和效果。

3.4 数字化装配定位

飞机在高空飞行，需要在确保坚固程度的同时，尽量降低自身重量。因此，在飞机结构中，大多数都是薄壁结构，很多零件也都是钣金件。具有尺寸大、易变形、刚性差、形状复杂等特点。因此，这些零件的装配准确性将会对飞机外形的准确度产生直接的影响。而数字化装配定位技术的应用，能够通过精确的数字化控制，实现零件的精确装配定位。

4 结束语

飞机的零件装配定位具有十分重要的意义，对飞机的外形和性能有着直接的影响。数字化装配定位技术的应用，能够极大地提高零件装配的精确度，确保飞机准确的动力学外形。同时，还能够提高飞机制造的效率，降低成本，从而取得更为良好的效果。

参考文献

[1]肖庆东，王仲奇，马强，等.大型飞机数字化装配技术研究[J].中国制造业信息化，2007，3：26-29.

[2]郭洪杰，康晓峰，王亮，等.飞机部件装配数字化柔性工装技术研究[J].航空制造技术，2011，22：94-97.

[3]赵建国，郭洪杰，王丽秀，等.飞机数字化柔性精准装配技术研究及应用[J].航空制造技术，2014，21：32-35.