(1)決定性裝配方法
決定性裝配 (Determinant Assembly或 De2
位工具或復雜的測量和調整 ,其優勢是可減少工裝 ,進而降低成本 ,縮短生產準備周期 [9210 ]。
按照波音公司的定義 ,決定性裝配方法具有如下特征 [11] :①利用零件或組件關鍵特性之間的空間關系 ;②關鍵特征在工程數字化設計時進行定義 ;③關鍵特征借助精確的數控機床在適當的時間用于零件的制造和裝配過程 ;④裝配件不是按工裝、而是依照工程設計來進行制造 ;⑤取消了復雜的專用工裝。
作為設計面向制造和裝配 (DFMA)理念的一部分 ,決定性裝配方法利用坐標孔和零件特征將零件組合在一起 ,保證裝配件的一致性和高裝配質量。由于取消了昂貴的專用工裝 ,在產品研制和改型時大大減少了生產準備費用 ,同時由于修配和定位的工作量降至很低 ,裝配工作量也大大減少。
B777 ,B787 , A3402600 , A380等飛機的裝配都采用了決定性裝配技術。圖 6顯示了 A380在機翼壁板自動化裝配中 ,采用決定性裝配方法進行機翼壁板長桁定位 [9]。
(2)以骨架為基準進行自動化裝配
以骨架為基準進行裝配大量用于金屬結構的機翼機身壁板與骨架結構的裝配 ,該方法的優點是利用精確保證的骨架外形進行蒙皮 /壁板的裝配 ,壁板或蒙皮可用束緊帶進行壓緊 ,取消了卡板 ,簡化了裝配工裝 ,節省了工裝費用 ,有利于裝配的自動化。這種裝配方法需要骨架的高精度和高剛度 ,同時要精確控制蒙皮 /壁板的厚度誤差 ,否則對于部件的外形公差難以保證。
圖 6 A380機翼壁板裝配工裝 ,長桁部分定位 Fig16 Completed A380 panel2build fixture with stringers partially loaded
(3)基于柔性裝配工裝的壁板裝配方法
目前國外在部裝階段復合材料壁板與骨架的裝配中采用了結合柔性裝配工裝的自動化裝配技術。該技術主要解決如下問題 :
①代替昂貴的剛性裝配工裝、元件或氣囊壓
動化裝配工裝單元技術
;自動化加工單元技術 ;裝
磨和充填工作 ,同時減少自動制孔時的測量和調整工作、減緩制孔時引起的振動 ,保證制孔質量。
緊裝置。
配自動化檢測技術 ;自動化裝配系統集成技術 ;裝配數字化定位技術 ;數字化裝配工藝規劃技術等。
④應用可控壓力擠出液態墊片材料。而液態墊片用于補償復合材料壁板與骨部骨架之間由于復合材料制件相對粗糙的內表面及其較大的厚度誤差而造成的裝配間隙 ,以滿足自動制孔的要求。
⑤在液態墊片硫化或固化期間能夠保持壁板外表面 (理論外形 )的定位。
⑥具備足夠的柔性和可重組性 ,減少購置成本。
圖 7顯示了采用壁板柔性裝配技術的空客系列民機復合材料尾翼自動裝配情況 [ 12 ]。
圖 7 復合材料方向舵自動鉚接柔性裝配系統 Fig17 Automatic riveting flexible assembly system for composite elevator trailing edges
4 國內現狀及發展建議
由于目前國內飛機裝配仍大量采用手工定位或半自動定位 ,以手工作業為主 ,僅自動鉆鉚技術在支線飛機和轉包生產中有少量應用 ,自動化裝配技術研究處于起步階段 ,有關主機廠和研究所在大部件柔性對接和精加工系統、壁板自動化裝配系統、翼面結構制孔系統和柔性裝配技術等方面已投入研究 ,已取得部分成果。但目前飛機自動化裝配系統在國內工程應用上是空白。
針對國內對大型飛機研制和生產的需求 ,對國內飛機自動化裝配技術提出如下發展建議 :
(1)
國內飛機裝配中人工裝配仍然占據主要地位 ,與國外相比有巨大的差距 ,因此要大力發展自動化裝配技術。發展自動化裝配技術的關鍵是
(2)
與金屬結構相比 ,復合材料結構高質量、高效率裝配對自動化裝配技術的需求更強烈 ,同時考慮到復合材料制件加工時的污染問題 ,首先應解決復合材料構件裝配時的自動修邊、壁板自動定位和自動制孔問題。復合材料結構裝配時應考慮加液態墊片等措施進行柔性補償。
(3)
針對大型飛機的結構特點 ,要配置的自動化裝配系統包括機翼壁板柔性裝配系統、翼梁柔性裝配系統、尾翼結構自動裝配系統、機翼部裝機器人裝配系統、機身壁板裝配系統、機身環鉚裝配系統、總裝自動對接系統、自動制孔系統等。
(4)
發展自動化裝配技術 ,應大力發展先進的裝配檢測技術 ,重點發展裝配件外形數字化檢測技術、先進泄漏檢測技術、復合材料自動化無損探傷技術、自動化裝配過程在線檢測技術等。
(5)
大型飛機結構自動化裝配的有效實現 ,要貫徹飛機產品數字化設計 /制造一體化的并行工程理念 ,實現面向制造和面向裝配的設計。
參 考 文 獻
[1] 謝良兵 .國產大飛機 :不確定的起跑線 [ 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] 許國康 .自動鉆鉚技術及其在飛機數字化裝配中的應用
[J ].航空制造技術 , 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)
中國航空網 www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
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