基于模块的飞机装配工艺技术研究

王宇

摘 要：当前，新型的飞机已经全面实行模块化工程，模块化工程尤其重要，需要充分了解模块化装配流程和影响因子，从多种角度全面优化设计。基于此，本文主要对基于模块的飞机装配工艺技术进行相关研究，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：模块;飞机装配;工艺技术;研究

引言

伴随着现代飞机技术性能的不断提高和数控加工技术的广泛应用，数控零件的数量在不断增多，尤其是大型整体结构件的增加更为显著。大型整体结构件往往都是由理论外缘、交点孔、结合槽口和各种异型切面组合而成的复杂组合体，具有体积较大，铸件毛料结构复杂，毛料成本、加工成本高的特点。在数控加工准备阶段，为了确定加工原点，需要测量出毛料件在各个位置上的余量。传统的手工测量不但测量周期长，工作量大，且测量结果不准确。在面对结构复杂的毛料时，手工测量只能照顾到关键位置的尺寸，容易忽略零件上的筋条等细小结构，加工时往往由于一个小的误差就会导致零件的报废，造成较大的损失。因此，利用模块的约束和移动方式，可以将扫描数据移动到零件数模近似的对应位置，作为比对分析的一种方法，为数控单元的零件加工提供近似依据。

1飞机装配存在的主要问题

飞机装配存在的主要问题涉及以下几个方面：首先是顶层技术策划难度大，需要协调的环节多。主承制商作为全机装配协调的策划和编制方，需要考虑的因素与传统模式下飞机装配相比大为增加。从前期组织供应商组建联合设计团队参与并行工程，到工艺性审查问题反馈，到全机工装确定，到供应商装配方案确定等环节都需要主承制商方案策划人员全盘考虑。对主承制商的技术协调能力要求非常高，特别是各供应商工作包交付界面的确定，关系全机装配的可行性，稍有不慎将会造成重要影响。由于主承制商技术认知不足，对应在部件状态下完成的工作未对供应商做明确要求，导致供应商部件交付后无法精准实现设计要求，类似这种传统飞机研制模式下非关键的问题，在主供模式下却成了严重问题。以某型号确定舵面中立位置为例，设计技术条件要求在副翼操纵系统调整时，副翼舵面要先处于中立位置，然后测量副翼开度。由于该型号由供应商承制，副翼中立位置确定应在部装完成后，确定副翼中立位置，并设置简易定位工装，使副翼在不同阶段都可快速复现中立位置，并定位。由于主承制商在方案策划时对“副翼中立位置”认知不够，没有意识到总装阶段无法简单确定舵面中立位置，未对供应商在部装阶段做前置工作提出交付要求，致使该项工作在总装阶段大费周折，严重影响了操纵系统的调整。其次是总装工作量占比高，整机装配周期长。由于受传统飞机研制模式和供应商配合程度的限制，在型号任务工作包划分时，往往把一些本应在部装阶段实施的工作最后归集到总装集成阶段完成，导致总装工作量过大，不利于型号研制。以AG600型号研制工作包划分为例，供应商负责大部件制造装配，主承制商负责系统件、成品的安装。总装工作量偏大，正常飞机装配总装专业工作量约占整机工作量的40%，据测算AG600型号总装专业工作量占比高达约55%，总装周期过长，总装研制周期一再拖延。

2模块化装配流程

结构装配脱离总装配，将对接和架外放在部装，在总装阶段进行活动翼面检测和总装配工作，而影响模块化装配的因素较为多样，尤其是在总装阶段测试，为了满足模块化装配，需要对传统装配流程进一步调整和优化，模块化调整装配集成化、滑轨安装柔性化、活动翼面测试单元化，传统对接/架外和总装阶段活动翼面检测活动，前移到部装阶段，促使模块化装配流程发生改变。

3基于模块的飞机装配工艺技术

3.1模块化装配平台

可以将飞机模块化装配工作划分为对接装配与架外安装测试两方面。对接装配站设计中，要求把握外翼和中央翼之间的对接装配和滑轨安装两个环节工作，对于外翼和中央翼的调整则需要借助数控定位器实现，依托于工艺装备托架调整外翼重力方向变形情况，实现滑轨安装。架外安装测试站设计中，则需要做好活动翼面模块化安装测试和测量相关工作，具体包括对副翼、扰流板活动翼面安装和传感器测试，借助数字化调姿设备来调整状态。装配平台一体化，要求飞机模块化装配设计中，遵循一体化模块化装配原则，两个站位上构建一体化高集成平台，实现两个站位形成一个整体。架外测试站位打开襟翼，架外测试站位则高于对接装配站位，统一两个站位，实现站位结合与上下交互，同时保证通风和供电一致。

3.2坐标系拟合

通常情况分别对基准点和基准面进行距离约束。在装配模块下，使用“约束”工具栏下的“偏移约束”，先选择扫描数据中设计的基准点，再选择零件模型中的基准点所对应的平面，弹出对话框，将约束距离数值设置为0，确定。在结构树上，找到“偏移约束”的位置，右击选择“更新”后，扫描数据移动到新位置。用同样的方法，可以将基准面进行约束。有时仅选用單个基准面和基准点并不能达到近似拟合的效果，可多添加几个基准点，进行约束，以达到最好的近似拟合效果。

3.3自动化精确制孔技术

我国现阶段在飞机制孔工作中通常情况下采用的是人工制孔方法，这种制孔方式的精确程度还有待提高。另外，人工制孔方式在实际操作时，需要的装配时间也较长，大大降低了飞机制造和装配的工作效率，影响其他装配工作的进行。因此，通过应用自动化精确制孔技术，可以在很大程度上提高飞机制孔的精度，保证制孔效率。同时，应用自动化精确制孔技术还可以节约成本，保证企业的经济效益。

3.4人机工程的仿真

在飞机装配中可以根据操作工人体型来设定参数，实现人体模型与真正操作工人的一致性，是做仿真的必要基础。一些特殊部位的工作环境，空间狭小的钻孔、铆接、螺接、涂胶等工作，可利用Delmia人机工程来进行仿真，设定具体参数，模拟真实生产现场情况，提前发现并解决问题。将设置好的人体模型插入产品环境中，对人行走、抓取、定位等姿态进行评估，利用数字化环境中的任务仿真工具，发现工艺设计中与人相关的错误，进行针对空间开敞性的检查、可操作性的检查、可视性的检查、安全性能的检查等。

结语

综上，飞机模块化装配是未来大飞机研制的趋势，如何通过飞机模块化装配工艺设计实现飞机制造过程的模块化，提高飞机装配质量和装配效率，是工艺人员和设计人员均应思考的问题。本文在分析主供模式下飞机采用模块化装配必要性的基础上，结合国内现有型号在研制过程中的经验、教训，总结了开展模块化装配工艺设计的思路和方法，希望能为行业工程技术人员提供一定的借鉴和启发。

参考文献：

[1]王守川，郝巨，李西宁，等.飞机模块化装配技术研究[J].航空制造技术，2018，61（13）：68-73.

[2]赵纯颖.数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用探究[J].科技风，2018（29）：107.