(1)决定性装配方法
决定性装配 (Determinant Assembly或 De2
位工具或复杂的测量和调整 ,其优势是可减少工装 ,进而降低成本 ,缩短生产准备周期 [9210 ]。
按照波音公司的定义 ,决定性装配方法具有如下特征 [11] :①利用零件或组件关键特性之间的空间关系 ;②关键特征在工程数字化设计时进行定义 ;③关键特征借助精确的数控机床在适当的时间用于零件的制造和装配过程 ;④装配件不是按工装、而是依照工程设计来进行制造 ;⑤取消了复杂的专用工装。
作为设计面向制造和装配 (DFMA)理念的一部分 ,决定性装配方法利用坐标孔和零件特征将零件组合在一起 ,保证装配件的一致性和高装配质量。由于取消了昂贵的专用工装 ,在产品研制和改型时大大减少了生产准备费用 ,同时由于修配和定位的工作量降至很低 ,装配工作量也大大减少。
B777 ,B787 , A3402600 , A380等飞机的装配都采用了决定性装配技术。图 6显示了 A380在机翼壁板自动化装配中 ,采用决定性装配方法进行机翼壁板长桁定位 [9]。
(2)以骨架为基准进行自动化装配
以骨架为基准进行装配大量用于金属结构的机翼机身壁板与骨架结构的装配 ,该方法的优点是利用精确保证的骨架外形进行蒙皮 /壁板的装配 ,壁板或蒙皮可用束紧带进行压紧 ,取消了卡板 ,简化了装配工装 ,节省了工装费用 ,有利于装配的自动化。这种装配方法需要骨架的高精度和高刚度 ,同时要精确控制蒙皮 /壁板的厚度误差 ,否则对于部件的外形公差难以保证。
图 6 A380机翼壁板装配工装 ,长桁部分定位 Fig16 Completed A380 panel2build fixture with stringers partially loaded
(3)基于柔性装配工装的壁板装配方法
目前国外在部装阶段复合材料壁板与骨架的装配中采用了结合柔性装配工装的自动化装配技术。该技术主要解决如下问题 :
①代替昂贵的刚性装配工装、元件或气囊压
动化装配工装单元技术
;自动化加工单元技术 ;装
磨和充填工作 ,同时减少自动制孔时的测量和调整工作、减缓制孔时引起的振动 ,保证制孔质量。
紧装置。
配自动化检测技术 ;自动化装配系统集成技术 ;装配数字化定位技术 ;数字化装配工艺规划技术等。
④应用可控压力挤出液态垫片材料。而液态垫片用于补偿复合材料壁板与骨部骨架之间由于复合材料制件相对粗糙的内表面及其较大的厚度误差而造成的装配间隙 ,以满足自动制孔的要求。
⑤在液态垫片硫化或固化期间能够保持壁板外表面 (理论外形 )的定位。
⑥具备足够的柔性和可重组性 ,减少购置成本。
图 7显示了采用壁板柔性装配技术的空客系列民机复合材料尾翼自动装配情况 [ 12 ]。
图 7 复合材料方向舵自动铆接柔性装配系统 Fig17 Automatic riveting flexible assembly system for composite elevator trailing edges
4 国内现状及发展建议
由于目前国内飞机装配仍大量采用手工定位或半自动定位 ,以手工作业为主 ,仅自动钻铆技术在支线飞机和转包生产中有少量应用 ,自动化装配技术研究处于起步阶段 ,有关主机厂和研究所在大部件柔性对接和精加工系统、壁板自动化装配系统、翼面结构制孔系统和柔性装配技术等方面已投入研究 ,已取得部分成果。但目前飞机自动化装配系统在国内工程应用上是空白。
针对国内对大型飞机研制和生产的需求 ,对国内飞机自动化装配技术提出如下发展建议 :
(1)
国内飞机装配中人工装配仍然占据主要地位 ,与国外相比有巨大的差距 ,因此要大力发展自动化装配技术。发展自动化装配技术的关键是
(2)
与金属结构相比 ,复合材料结构高质量、高效率装配对自动化装配技术的需求更强烈 ,同时考虑到复合材料制件加工时的污染问题 ,首先应解决复合材料构件装配时的自动修边、壁板自动定位和自动制孔问题。复合材料结构装配时应考虑加液态垫片等措施进行柔性补偿。
(3)
针对大型飞机的结构特点 ,要配置的自动化装配系统包括机翼壁板柔性装配系统、翼梁柔性装配系统、尾翼结构自动装配系统、机翼部装机器人装配系统、机身壁板装配系统、机身环铆装配系统、总装自动对接系统、自动制孔系统等。
(4)
发展自动化装配技术 ,应大力发展先进的装配检测技术 ,重点发展装配件外形数字化检测技术、先进泄漏检测技术、复合材料自动化无损探伤技术、自动化装配过程在线检测技术等。
(5)
大型飞机结构自动化装配的有效实现 ,要贯彻飞机产品数字化设计 /制造一体化的并行工程理念 ,实现面向制造和面向装配的设计。
参 考 文 献
[1] 谢良兵 .国产大飞机 :不确定的起跑线 [ EB/ OL ]. (20062 04226) [ 2007208208]. http://www.chinanewsweek.com. cn / 2006204226/ 1 / 7082. shtml. Xie Liangbing. Made in China large aircraft : uncertain starting line[ EB/ OL ]. (2006204226) [ 2007208208]. ht2 tp :/ / www. chinanewsweek. com. cn / 2006204226/ 1/ 7082. shtml.
[2] 许国康 .自动钻铆技术及其在飞机数字化装配中的应用
[J ].航空制造技术 , 2005 (6) :45249.
Xu Guokang. Automatic drilling and riveting technology
and its application in aircraft numerical assembly [J ].
Aeronautical Manufacturing Technology , 2005 (6) :45249.
(in Chinese)
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本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(16)
