机翼壁板数字化装配关键技术研究

张永泽

摘要：传统制造模型不再满足其制造要求，因为现代机翼的壁板设计水平继续提高。分析了现代机翼整体墙板的制造工艺，探讨了现代机翼整体板数字化制造的优势，以及数字化设计、板形状评价、板形状和形状、钢筋路径规划和测绘、设计等关键配套技术。

关键词：机翼壁板;数字化装配技术;关键技术;研究分析;

前言

飞机装配是指根据设计和技术要求装配和连接零件、组件或元件，以形成高级装配或整个机器。这是飞机制造的一个关键和核心要素，在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期。机翼数字化装配系统是飞机数字化装配技术的典型应用，其技术水平将随着飞机装配技术的发展而变化。在此基础上简要总结了翼壁板的数字装配技术。

一、机翼壁板数字化制造

1.机翼壁板传统制造流程

传统的全翼板制造工艺可分为板设计、板建模、板加工、工艺设计和灰浆五个主要阶段。这种传统的制造模式已经难以满足现代宽翼板复杂形状零件的制造要求，主要原因是工作量繁重、效率低下以及显示器面板设计建模缺乏统一的建模标准。有必要研究和开发一种特殊的机翼壁板建模系统，以便为以后的制造步骤提供一种独特和准确的信息模型，并为部件壁的数字化制造奠定基础。面板设计与下游制造流程之间没有解析连结。随着现代壁板日益复杂，缺乏分析联系的问题越来越明显。例如现代机翼壁板采用均匀力优化设计，壁结构和厚度分布规律复杂。如果没有局部结构且未及时检测到，则制造周期会延长。为了提高飞机的空气动力性能，现代机翼通常采用复杂的空气动力剖面，其中大部分是不能拉伸的复杂表面;在结构方面，需要研究复杂机翼形状的曲面展开算法和结构特征在墙板上的定位方法。板的部署和建模时间对复杂形状的现代大型机翼壁板的制造周期产生了重大影响，因此迫切需要采用数字技术来缩短制造周期。

2.机翼壁板数字化制造流程

基于机翼气动形状、设计参数和护栏结构，全局护栏数字化设计系统建立了全局护栏的数学模型。成型评估系统分析涂层模型的成型，并将分析结果传递给涂层设计、工件建模和工艺辅助设计过程。如果需要调整设计，注释中将包含调整设计的建议，以调整和优化模型。板建模和展开系统根据板模型和形状计算提供的信息展开曲面，并根据原始板的数字特征和结构信息对板进行建模。板的数控加工中心根据板的数字模型加工板，并将加工板发送到壁板的数控加工中心。面板成型流程设计器可从原始面板数位模型和数位板数位模型执行详细的程序分析。采用数值模拟的方式，调整确定了浇筑工艺参数，建立了浇筑工艺流程。数控轧辊系统按照技术人员提供的技术规程进行压板的压板加工，经过适当的压板试验和校正后，完成墙板的成形。

二、面向飞机壁板类组件装配的柔性工装技术

1.数控柔性多点型架原理

其基本思想是使支柱的位置点移动，使支柱的固定位置点成为可以调整和调整的活动位置点。更换各种壁板可使用单个法兰装配多个面板零件，同时保持刀具的灵活性，并遵循将壁板放置到当前内部面板组件中的装配过程，从而简化工件的操作和使用数控柔性装配装置的原理是添加一个基于传统夹具结构可重构的调制单元，壁板的位置点位于可重构的调制单元上。CNC技术可让您精确控制可重新配置的造型调整单元的垂直和水平移动，从而精确地重新建置和调整锁紧板的锚定点，从而透过取代对应于不同墙嵌板零件的锁紧板来组合多个不同的墙嵌板零件。

2.机械系统

数控多点柔性模架在机械结构中的主要特点是在传统模架结构中添加了16个可重构形状调整单元，伺服电动机通过减速装置驱动齿轮旋转，实现了齿轮可重构形状调整单元的水平运动可重构形状调整单元的垂直运动由伺服马达使用减速器驱动球对。壁板的位置点安装在可重构形状调整单元上，形状调整单元的运动可在水平和垂直方向上重构，实现板的位置点在两个方向上的运动。调整壁板的定位支撑点后，可由机器中伺服电机的执行器和锁紧螺母来重构和锁定形状调整单元，以确保定位的可靠性。

3.数控系统

数字控制系统的硬件连接和控制结构。上位机通过串行线路连接主伺服站，主伺服站和副伺服站通过AMK公司内的ACC总线连接。引擎使用总线链路来最小化系统连接。一方面，使用内置伺服电动机和内置伺服电动机可节省运行单元上的大量空间，另一方面，由于每个电动机连接只有三根电源线，因此可进一步减少运行单元的内部和外部连接。该系统的控制结构主要由两个阶段组成：主控站与主控站之间的通信，主控站与主控站之间的通信。

4.调形计算软件

形状拟合计算软件系统基于CATIA软件平台的二次开发功能。基于VB6.0，系统使用OOP开发，并使用CATIA发布的二级开发API选择要开发的不同类和函数。格式计算软件包括三个主要功能模块：初始参数定义、文档行为和格式计算。计算系统后，它会自动生成数字控制系统所需的XML格式的数字控制指令指令代码，该代码可以直接传输到工业计算机控制软件，控制机构可以移动到适当的位置。

结束语

总之，利用数字装配技术可以解决大型复杂翼板零件传统制造方式中信息不全和表达不准确的问题，同时提高制造效率，降低成本。翼壁整體数字化制造是全机数字化设计和制造的必要条件。

参考文献

[1]肖庆东，王仲奇，马强，孟俊涛.大型飞机数字化装配技术研究[J].机械设计与制造工程，2007，36（3）：26-29.

[2]郭恩明.国外飞机柔性装配技术.航空制造技术，2005（9）：28—32.

[3]梅中义，黄超，范玉青.飞机数字化装配技术发展与展望[J].航空制造技术，2015，488（18）：32-37.

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西 西安 710089