飞机数字化装配定位技术分析

王文静

摘 要 不同于普通的机械制造，飞机制造对于准确度和外形的要求十分严格，在装配过程中，由于飞机的空间紧凑、结构复杂且零件与连接件很多，存在着装配工作量大、协作困难的问题，而随着近几年科学技术的不断发展，在飞机的装配过程中逐渐应用了信息技术、自动化技术、计算机技术等数字化的装配定位技术，使飞机装配的质量和效率得到很大提升。

关键词 飞机；数字化装配定位技术；技术分析

飞机装配是将飞机的各零部件根据尺寸协调原则进行组合、连接，形成连接件等高级装配件直到完成整个飞机的过程，在飞机制造过程中有着极其重要的地位。随着时代的发展，飞机的装配技术从以前的人工装配、半自动化、自动化到现在的先进的数字化装配技术，飞机的装配定位技术也变为了数字化和柔性化，本文主要探讨了飞机数字化装配定位技术。

1 数字化装配定位系统技术方案

1.1 立柱组合式技术方案

立柱组合式定位装置能够同时夹持蒙皮和长桁，立柱组合式数字化装配定位平台的基础是型架骨架，不同于传统的型架骨架的是其上没有原来的定位器、蒙皮挡件、压紧器和内型卡板等装置，而是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，因此它能够在水平和竖直两个方向上进行蒙皮和长桁的相互移动，这样组成的立柱组合式数字化装配定位平台能够更好地实现同时对蒙皮和长桁进行精确定位[1]。

1.2 十字架支臂式技术方案

十字架支臂式装配定位装置能够在水平和竖直两个方向上对长桁进行移动和转动，能够实现对长桁的空间定位。十字架支臂式数字化装配定位平臺的基础也是型架骨架，但是它和立柱组合式有一定的区别，该骨架只去除了原型架骨架上的压紧器和定位器等，却保留了蒙皮挡件和内型卡板等装置，并在型架骨架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对长桁等零件进行精确的定位，还能通过蒙皮挡件和内型卡板等装置有效定位蒙皮。

2 数字化装配定位技术分析

2.1 基于齐次坐标变换装配定位原理

根据国家对飞机装配过程中的设计要求和相关的技术标准，在飞机装配过程中，首先要确保零件的形状、大小、运动方向和速度等空间姿态即零件位资满足飞机装配的条件，在此基础上进行零件的连接和装配，其次应将参考点作为基准点，将零件向空间中相应的规定的位置上进行移动。所以数字化装配定位平台的工作，就是先建立飞机的空间坐标系，然后在空间坐标系内通过定位机构监测空间坐标运动，实现满足设计要求和技术标准的零件空间位资[2]。

2.2 数字化装配定位系统的集成控制

数字化装配定位系统的集成控制是指在数字化装配定位系统的工作过程中，远程数据库把需要的定位信息传递给定位系统的控制平台，系统控制平台对其进行整理、计算和分析，然后把控制信息传递给PLC可编程控制器，利用PLC将其转化为驱动信息，再利用定位驱动器驱动定位机构对零件进行定位，在进行这一步的同时还能驱动光学测量仪器实时测量零件定位情况，并对相关数据进行深入分析，最后得到相应的零件定位具体补偿信息数据，以此来准确定位飞机零件。在集成控制系统中，主要包括设备网、控制网和以太网等结构。以太网是以TCP/IP传输控制协议作为相关传输协议的开放型先进信息网络。它的工作原理是数字化装配定位系统的集成控制平台的计算机利用以太网和局域网的信息数据库将该系统与其他相关系统进行交互，从而实现飞机零件装配的准确定位，因此集成控制平台的计算机必须配备10/100M自适应的相关以太网接口，以便其能自由的连入以太网，为飞机的数字化装配定位技术提供基础的设备保障。设备网是开放型的标准化通信网络，它能够在没有中间输入和输出系统的情况下，将现场的设备与PLC可编程控制器相连接，只需要利用一些零件比如一根电线等就可以把PLC可编程控制器连接在智能化装置中，比如传感器和变频器以及按钮等智能化设备，从而实现零件装配的准确定位。

2.3 数字化的柔性装配工装技术

飞机在装配过程中应该首先固定零部件对其进行准确的定位，然后再进行零部件的连接和装配，从而确保飞机制造的准确度和飞机的动力学外形符合标准。数字化柔性装配工装技术所应用的工装系统是以数字量尺寸协调体系为基础的，它能够实现自动化装配和模块化重组。在装配过程中应用数字化柔性装配工装技术，不需要使用飞机零件装配的传统型架，能够传递产品信息数字量，最终能提高飞机装配的质量和效率。数字化柔性装配工装通常包括静态与动态两个模块，静态模板是数字化装配平台的基础，也是装配型架的重要框架，动态模板包含机械随动的定位设备和内型卡板等，静态模板是动态模板创建的基础，在实际装配过程中应将静态和动态模块利用可调转换器连接起来。以飞机机身壁板的零件装配为例，对它而言，装配过程要将内型卡板和静态模板用螺栓连接来定位蒙皮，将机械随动的定位设备和静态模板用螺栓连接来定位长桁，还要利用光学测量和误差补偿系统确保蒙皮和长桁的装配精度。

2.4 数字化装配的定位技术

数字化定位技术的原理是通过数字量传递，再与光学测量和误差补偿技术结合，以加强飞机装配的定位精度。数字化装配技术是利用误差补偿、数字化集成自动控制和光学检测等技术进行飞机装配。飞机的功能要求不只是坚固，同时为了在高空平稳飞行，必须尽量减少质量，因此很多飞机的零件都是易变形、刚性差、尺寸大的铂金件，零件装配的准确度将会直接影响飞机的动力学外形，所以必须应用数字化装配定位技术来实现零件的精确装配定位[3]。

3 结束语

飞机是我国航空领域极其重要的部分，虽然我国对飞机数字化装配技术研究的投资从未停止，但到目前它还存在很多不足，飞机的数字化装配定位技术设计到多个领域、学科的综合应用，通过对其进行改进，能确保飞机的外形和质量符合标准，能提高零件装配的精确度和效率，进而提高飞机制造的效率，对促进我国经济发展也能起到作用。

参考文献

[1] 王会周.飞机数字化装配定位技术[J].通讯世界，2015，（18）：261-261，262.

[2] 王良.浅析飞机数字化装配定位技术[J].军民两用技术与产品，2016，（24）：34.

[3] 郑文利.飞机数字化装配定位技术研究[J].科技视界，2017， （36）：111，106.