浅析机械装配工艺在飞机制造企业中的应用

李媛

空装驻西安地区第一军事代表室 陕西 西安 710089

引言

机械装配是飞机制造厂的重要加工工序，做好这项工作意义显著。但是，从当前国内机械装备方式来说，装配设施种类比较简单，先进高水平装配工艺运用尚未推广，有许多问题尚待处理，但机械装配方法依旧不能忽略，先进高水平机械装备技术不仅仅是提升机械装配效率的前提保障，还是节约人力投资的重要举措。另外，因为飞机制造环节包含许多学科专业知识，探究资金缺口较大且周期较长，随着时代进步和经济发展，人们针对今后飞机性能有了更高的制造要求，使得飞机制造厂投入大量资金和精力在机械规划制造和科研实验等方面。文章对飞机制造厂内机械装配方法的具体使用进行了详细探讨。

1 飞机制造厂内机械装配技术常见的问题介绍

1.1 机械配件装配效果差

相较于其他发达地区，中国航空航天科学方面尽管在应用研究上存在很大的差距，但是从整体来看尚不明显，主要表现在生产中。零件加工上国内的飞机装配无论是质量或者数量表现得都比较好，但其中存在许多问题，这些问题一般表现在机械装配方面，例如装配所耗费的时间很长，因为受时间和人力等各项因素限制，会在较大程度上下降飞机装配率，最后使得飞机制造水平和先进国家有明显差距。与本国相比，其他一些发达国家在飞机配件安装方面的优势非常明显，他们均是采用智能化工具进行机械装配，如此既可以明显提高装配效率，还能保证装配质量。由此，在技术不断进步的大环境下，需要持续深入探究飞机零件制造。

1.2 机械设施不完整

机械加工时生产率决定了生产效果，而生产工具对保证生产效率有较大意义。目前，我国大多数机械装配均是采取人工模式，缺少先进的机械设施，由此如果装配者缺少高质量技术就不能保证机械装配效果。另外，现有的装配方法针对如今生产产品的需求量也在持续增多，而目前的部分机械设施应用整体上很少，如此无法充分发挥出机械装配技术的优势。

1.3 员工工作强度大

伴随生产需要的不断增多，员工劳动强度也随之增加，若加工机器的数字化程度和智能化水平无法达到要求，将无法避免的会增多员工工作量。机械装配环节，由于飞机元配件重量很大，还需要员工亲自搬运，如此会消耗他们很大的体力，针对员工身体有很高要求。国内的航空组装技术主要靠手工进行，相关的装备还不完善，如果组装工人的精力不够，则无法保证产品的组装，若这些工作可以利用机械设备处理，就可以大大减小员工体力工作强度，组装的速度也大大加快了。此外，因为机器组装工作能更均匀地工作，相对于人力的劳累和能量的缺乏，可以减少机器组装中的工作错误，进而促使员工更加深入的探究专业技术的使用，并推动国内飞机制造领域迅速发展。

2 飞机机体装配

2.1 机体装配步骤

从机械加工全流程来分析，机械组装是机械加工的最终环节，其组装的好坏直接关系到机械设备的品质。由于组装时组装不好，就算有质量好的部件，组装出来的成品也未必能达到标准，因此，机械组装可以说是机械制造的最后一道工序，装配机体主要包括以下步骤：先用零件构成飞机机体壁板，然后把壁板与框构成半筒段然后构成筒段，再把各筒段对接为机体。半筒段装配环节，有可能产生一个框衔接多块壁板，多块壁板装配于几组框上，或是框与壁板共同分为组件，先把框装配于壁板上，然后把壁板装配为半筒形件。

2.2 机体筒段装配

机体是筒形薄壁构造，其刚性较好，工艺刚性较好，除地板处其他位置都具备一定的开敞性。装配机体筒段时，要许多辅助工装做好机体筒段装配工作。我国飞机制造厂中比较常用的装配模式依旧是人工打孔铆接，为提升装配效率，把人工打孔钻铆改造成半自动装配，指柔性轨道和爬行机器人展开制孔且人工补铆。安装配置筒段时，机体壁板经装配孔精准定位，以蒙皮形状为标准，定位后经把壁板加固于工装上；隔框就以对接端部孔为基准按照工桩精准定位。

2.3 机体对接

机体对接是以中机体为标准，把中机体置于固定工装上，通过移动工装支护前机体和后机体同中机体对接。智能对接涉及中机体调姿﹑移动配件调姿与机体对接。而调姿是依靠驱动定位器和位姿标定共同处理，机体对接即通过电脑管理移动配件的直线运动将之和中机体对接，实现智能对接。中机体调姿一般是把中机体根据对接工艺标准和设计规定由初始姿态调节至装配所要的理论所需姿态的流程。把调姿过程分成航向调整﹑俯仰调整﹑横滚调整与位置调整四个阶段，以便于阶段性检查其是否满足姿态需求。中机体调姿结束且锁死以后，对需要对接的前机体或后机体完成调姿，其调整形式和中机体类似。前机体调姿能分成3步：前机体原位调整﹑前机体位置调节﹑机体段对接。原位调整即保证位置不变仅仅调整机体姿态，简单地说即保证调节后姿态不变，把机体由初始部位移至目标部位。检测前机体在初始部位的基准点坐标值以明确其初始位姿，经比较初始位姿和目标位姿需带机体位姿差值，以此获得机体调姿活动轨迹，且逆解出每个定位设备的位移量，利用PLC控制软件驱动定位设备完成机体调姿，最后把前机体和中机体经过直线运动实现对接。

3 飞机制造厂内机械装配工艺的具体运用

3.1 加强精细化控制

飞机制造过程，最后环节即机械装配，该环节的装配效果直接影响到飞机制造效果。所以，装配环节采取精细化管理手段对优化装配工艺非常关键，可以对装配加工线进行精细化控制。在数字化﹑智能钻铆工艺发展阶段，将上述两种技术相结合使用，创建多机型与多种工件装配加工线，实现智能化装配。在加工线上有许多装配模式，根据飞机装配结构﹑装配流程等建立加工线的操作模型，也能建立混合装配形式。管理过程，改变传统飞机零件装配过程单调的加工模式，按照飞机装配步骤，采取流水线装配形式和混合布局形式。

比如，波音企业在飞机装配部装过程与总装过程，采取移动装配加工线，根据移动装配优点，不断缩减总装时间，既节省了公司装配费用，还明显提高了飞机总装工作效率[1]。所以，飞机装配管理过程，要充分体现加工线整体工作作用，设立科学的装配方式，根据装配工艺，从总体上规划加工线，做好管理组织的规划，确保装配工艺的使用，提升工作效率。

3.2 智能化输送

机械加工智能化是工业生产的主要发展方向，由此，飞机制造厂改进装配工艺能够从智能化输送着手，在确保加工质量的基础上减小零件操作者工作强度及效率。飞机制造厂要优选智能化输送方法，将之用于轻型零配件装配工序与加工线上，高智能化的加工流水线将有序形成，如此能够减小飞机制造厂的成本与工作强度。在智能化输送的基础上，必须保障机械的流动性，小批量﹑多样化固定式装配出现的加工效率底下现象可以由此顺利处理，不同批量﹑不同工件的装配需求也可以得到满足。飞机制造厂装配加工线设计要尽量适应多零件装配需求，由此根据不同零件结构特征，经改变工装﹑支架等适应不同零件要求，加工节拍的科学调整也应当得到高度关注，由此适应装配时间要求。

3.3 人性化加工

飞机制造厂内的装配工艺改进还要融入人性化观念，深入探究人性化操作，如下降工作强度﹑削减人工搬运零件次数，这些都是人性化操作的重要表现。如装配环节要采用升降结构﹑平衡式起重器等，要注意设备操控者的安全性与舒适性，而使用液压压装零件的加热与冷冻设备，零件配装的工人需求将明显下降，需要员工参与的体力工作数量也将大大削减，这也是人性化表现[2]。人性化加工的实现少不了智能化设备的支撑，但是要设法保证环境干净度，由此为智能化操作平台的安全可靠运转提供支撑，该过程实现的工作环境改善也可以为装配质量管理提供保障，人性化加工的关键性可见一斑。另外，还要贯彻执行设计要求﹑持续改进工艺﹑辅助先进的加工工艺，可以不断提高飞机制造厂的机械装配率以及市场竞争力。

3.4 装配工艺模拟

为不断完善飞机制造厂中装配工艺，必须注重飞机装配工艺模拟，这一模拟能根据MBD技术进行，经编制BOM表构成产品结构树，编制装配计划能根据产品结构树处理，工装标准的提出﹑“工步”等级的划分也能逐渐实现，最后获得装配方法结构树，而且要把加工资源和产品相结合。装配工艺规划和模拟优化应当在虚拟状态下开展，由此获得3D工艺文件与装配工艺系统。机械装配前，装配模拟可以提前找出碰撞﹑干涉等情况，由此改进装配工艺，即能提高装配工艺规划的科学性，设计﹑加工﹑装配等过程也有足够依据[3]。以往的物理样机能用飞机装配工艺模拟替代，能减少研发资金与装配时间﹑提高零件质量﹑降低零件故障率，避免人为差错和装配环节多次催生的重复规划等问题。飞机装配工艺模拟包含模拟环境营造﹑设置装配工艺﹑装配模拟与完善等环节，具体模拟能够从装配路径与装配顺序模拟﹑装配干涉模拟﹑人机工程模拟方面着手：①装配路径与装配顺序模拟。要根据产品的资源﹑结构﹑工艺指令等数据，把装配办法﹑装配路径与顺序等在模拟装配条件下动态实现，组织视觉观察，可以实时检测装配环节工装﹑配件的碰撞和干涉现象，经优化调整能提高装配路径与顺序的科学性；②装配干涉模拟。为防止机械装配环节产生干涉﹑碰撞现象，必须严格组织装配干涉模拟，可以更好保证产品和工艺规划科学性[4]。碰撞干涉检测通常根据不同装配零件的位置干涉现象展开，是否有高科学性的产品容差分配也是检测核心，动态干涉检测还要注意工件活动包络体；③人机工程模拟。根据人性化观念，人机工程模拟要对装配环节零件可视化﹑工具可达性﹑员工姿态舒适度﹑工作空间开敞性等进行模拟研究，由此保证装配环节的人性化﹑科学化。在高质量的飞机装配工艺模拟支撑下，有效改进装配路径与顺序﹑工装构造﹑装配方法﹑加工线分布，零件装配环节的装配效率提高﹑工作强度合适﹑人机环境较好﹑工艺指令科学等目标就能有效实现。

简而言之，提升机械装配生产效率表明了提升机械设计质量与加工手段，使得机械零件生产精度与配合精度更加严格[5]。为确保机械装配环节元配件生产满足设计规定和加工要求，员工坚持实事求是宗旨积极改变传统工作观念，尽可能缩短选配﹑修配和焊配等顺序使用时间，依靠机械装配作业流水线大幅度提升装配效率。另外，因为机械装配工艺规范性和科学性是提升装配效率的重要保障，能将之看作飞机制造厂提高市场竞争力的重要手段，是推动企业进步主流趋势。

4 结束语

经上述分析，了解到飞机制造厂生产管理能力代表了国内制造业科技水平和发展前景，而当前国内制造业还有很多问题尚待处理，行业发展局势比较严峻，需要飞机制造厂借助现代化科技力量提高军用飞机批量制造能力加速军用飞机研发进度。所以，飞机制造厂大力引入全球高水平飞机加工工艺改变传统管理观念，把机械装配工艺作为保障飞机制造厂装配质量的基础条件，充分运用现代科技，开阔眼界，加快地推进国内各个行业的研制，并不断提升大规模的生产水平，压缩加工成本投资为企业创造大量经济收益。