航天数字化装配工艺研究

刘　洋 徐　寅 王　津 秦春云 郭　锐

（天津航天长征火箭制造有限公司，天津300462）



航天数字化装配工艺研究

刘洋 徐寅 王津 秦春云 郭锐

（天津航天长征火箭制造有限公司，天津300462）

摘要：随着数字化制造技术的发展，数字化装配技术已然成为现代航天装配工艺的发展方向。文章对航天传统装配技术和数字化装配技术进行对比研究，并得出数字化装配工艺是如何提高装配效率和装配质量。

关键词：数字化装配关键技术工艺装备效率质量

1 概述

近年来，随着我国重大航天工程的引入和实施，我国航天工业各方面的技术（即飞机的设计与制造技术）得到了飞速发展，逐步与国际先进的航天装配技术和制造技术接轨。尤其是在制造航天零件的工艺中引进的数控机床，使得我国在航天产品零件的制造方面有了质的提高，从而使得我国对航天产品零件的数控技术全面提高，制得的航天产品零件的质量和效率也较之前有了很大提升［1］。总之，我国航天产品的零件制造技术已经具有了坚实的基础。

在航天产品装配技术方面，我国在不断尝试和试验后也有了质的飞跃。在对航天产品的各个零部件进行装配的过程中，由于航天产品的尺寸一般都比较大且形状都相对比较复杂，进而使得这类产品的装配占其制造总劳动量的一大半。近年来，虽然我国在数字化装配技术方面进行了不断尝试和试验，但是我国对目前国际的先进数字化装配技术还没有完全系统化，没有成熟的数字化装配模式和体系。目前，我国仍然采用传统的装配手段完成对大型航天产品的装配。然而，采用传统的装配手段得到的产品在精确度和稳定性上都相对较差，一定程度上很难满足国际标准［2］。

通过分析可得，航天产品的装配技术已经成为我国目前航天制造业的制约因素之一。因此，我国在航天产品装配的首要任务就是发展其航天装配技术。

2 航天数字化装配关键技术

航天数字化装配的关键技术主要由三部分组成，分别为装配技术、装配应用技术以及转配过程中使用的标准和规范。其中，在整个航天数字化装配技术中，数字化装配技术是整个装配技术的核心［3］。

2.1 航天数字化装配关键基础技术

航天数字化装配关键基础技术指的是数字化装配关键技术的技术支撑以及相关的理论基础。

（1）数字化装配关键基础技术。数字化装配的基础技术的实施与航天产品的结构有很大关系。因此，在工程师设计航天产品的结构时，需要遵循数字化装配技术的以下几个关键点：设计过程中需要综合考虑装配过程中的定位、检测等要求；安装特定的定位特征和工艺接口；结构设计时，需考虑补偿数字化装配过程时存在的误差；严格遵守面向数字化装配的设计原则。

（2）数字化装配协调与容差分配技术。目前，我国采用的装配技术仍然是传统装配技术，其装配的产品精度、装配效率以及装配的稳定性较差。数字量装配协调与容差分配技术是保证航天产品装配精度的主要技术，是提高该产品质量水平的关键之一。为了保证采用数字量装配协调与容差技术能够满足产品的装配精度和质量，采用该关键技术需注意：在产品模型的基础上，快速有效地搭建数字化装配的协调基准；基于之前搭建的基准，规划其装配时所需的协调路线；针对产品在装配过程中发生的变形，对其变形做出补偿。

（3）数字化装配工艺规划及其仿真技术。在对航天产品装配的过程中，需要使用大量的夹具对各零部件进行定位。因此，在装配产品前，应该提前对装备工艺进行规划，并对各个装配工艺进行仿真分析，以保证各零部件能够快速、准确地装配一个稳定性较高且合格的航天产品。

2.2 航天产品装配关键应用技术

产品装配关键应用技术指的是航天产品在装配现场的关键技术。应用技术主要针对产品在装配过程中的定位、连接、测量等环节进行分析研究，并搭建相应的实验，确保数字化装配技术的顺利实施。航天产品的装配关键应用技术主要包括数控柔性定位技术、自动化精密制孔技术、大尺寸精密测量技术、多系统集成控制技术以及高效长寿命连接技术。

由于航天产品大多的结构尺寸都非常大，而且其结构也都相对复杂，因此其在装配过程中定位和夹具之间往往存在很多限制。另外，好多产品的零件均为薄壁件，容易发生形状的变化。所以，为了将来装配的航天产品有较高稳定性，在其装配过程中需要借助特殊的定位技术完成对各零部件的定位，进而保证装配精度［4］。

航天产品大部分零部件的连接均采用机械连接，以螺钉和铆接为主。在传统的装配工艺中，我国仍然采用人工制孔的方式。但是，通过人工制孔获得的孔很难保证质量统一，从而影响下一步工艺的精度，使得最终装配所得产品的稳定性差。因此，需要在装配关键应用技术中引入自动化精密制孔技术。

除此之外，在装配关键应用技术中还需要引入其他技术，包括高效连接技术、高精度的测量技术以及控制技术等，以保证装配的精密程度和装配所得产品的稳定性。

2.3 航天数字化装配技术标准与规范

数字化装配的技术标准与规范是指导航天产品装配的原则。通过该标准和规范的指导可以将理论研究和基础技术成功应用在实际生产中。因此，为了能够提高我国数字化装配的技术水平，进而提高航天产品的性能，必须对航天数字装配技术的标准和规范提出要求。

3 航天数字化装配工艺装备

航天数字化装配工艺装备是航天数字化装配的重要支撑。根据航天产品的装配流程，数字化装配工艺主要包括组件数字化装配工艺、部件数字化装配工艺以及航天产品数字化装配生产线［5］。

（1）组件数字化装配工艺系统。航天产品组件的装配是其数字化装配工艺的第一步，是保证航天产品装配精度的基础。传统的组件装配是通过刚性装配工具手工完成的，其装配效率和质量决定于装配工作人员的技术水平。组件数字化装配工艺系统主要包含数字化预装配工装系统、自动化制孔系统等。

（2）部件数字化柔性装配工艺。对不同的航天产品，不同的部件有不同的结构特点。因此，不同的部件在装配时也使用不同的装配工艺。根据不同的部件，航天产品的装配工艺包括数字化装配定位功能、数字化测量系统、数字化集成控制系统以及自动连接系统等。此外，结构不同的部件的装配工艺主要有机翼类部件柔性装配系统、机身类部件柔性装配系统以及平、垂为类部件柔性装配系统。

（3）航天数字化装配生产线。目前，国外为了能够装配出精度更高、稳定性更好的航天产品，已经引入了移动式的装配生产线。根据我国自身航天产品的特点以及需求，我国对自身的航天数字化装配生产线也进行了相应的研发。

4 总结

目前，我国的航天装配技术与西方发达国家的装配技术相比，仍然存在一定差距，而数字化装配技术是目前全世界航天装配技术主流发展的技术之一。本文主要研究分析我国航天数字化装配技术的发展现状，对航天数字化装配技术的关键技术和工艺装备进行着重阐述。因此，我国应着力发展数字化航天装配技术，从而提高我国的航天装备产品的装配精度及稳定性。

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］种磊，刘志军，吴晓锋，等.数字化装配工艺设计与仿真技术研究［J］.航空制造技术，2015，（22）：106-109.

［3］何胜强.飞机数字化装配技术体系［J］.航空制造技术，2010，（23）：32-37.

［4］韩炜，马平社.数字化装配工艺设计与仿真应用研究［J］.中国科技信息，2014，（5）：127-129.

［5］史耀亮.飞机的数字化装配工艺设计与仿真［J］.航空制造技术，2007，（12）：95-98.

Research on Digital Assembly Technology of Aerospace

LIU Yang,XU Yin,WANG Jin,QIN Chunyun,GUO Rui
（Tianjin Aerospace long march rocket Manufacturing Co. Ltd, Tianjin 300462）

Abstract:With the development of digital technology, digital assembly technology has become the development direction of modern aerospace assembly process. The traditional assembly technology and aerospace digital assembly technology was studied, and a conclusion that digital assembly process is how to improve the efficiency and quality of installation.

Key words:digital assembly, key technology, process equipment, efficiency, quality