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華成精密模具(常熟)有限公司
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飛機裝配技術(shù)及發(fā)展

2018/1/4 點擊數(shù):1185
飛機裝配是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則,將飛機零件或組件按照設計和技術(shù)要求進行組合、連接形成更高一級的裝配件或整機的過程。社會的需求、市場競爭及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,推動著飛機裝配技術(shù)不斷向更高水平演進。迄今為止,飛機裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動化裝配到自動化裝配的發(fā)展歷程,目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動化裝配技術(shù)推向了一飛機裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動化裝配到自 動化裝配的發(fā)展歷程,目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動 化裝配技術(shù)推向了一個新的高度。
國外裝配技術(shù)的發(fā)展狀況
近10余年來,國外飛機裝配技術(shù) 發(fā)展迅速,以B777、A340、A380、 F-22、F-35等為代表的新型軍、民機集中反映了國外飛機制造技術(shù)的現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢,在裝配技術(shù)上基于單 一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體 系,實施數(shù)字化尺寸工程技術(shù),通過裝配仿真實現(xiàn)裝配過程優(yōu)化,應用柔 性模塊化的工裝 技術(shù)、加工和檢測單元并集成應 用為一系列的自動化裝配系統(tǒng)進 行機體結(jié)構(gòu)的自動化裝配,大量米用了長壽命連接技術(shù),實現(xiàn)了長壽命飛機結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高效率裝配。下面分別從自動化裝配工裝、自自動化裝配單元、自動化裝配系統(tǒng)、自動制孔、自動鉆鉚、裝配檢測、數(shù)字化裝配管理 技術(shù)等方面來介紹國外裝配技術(shù)。
1、自動化裝配工裝技術(shù)
與傳統(tǒng)的裝配工裝不同,國外裝 配工裝已經(jīng)發(fā)展成數(shù)控自動化工裝,主要包括行列式柔性裝配工裝、多點成形真空吸盤式柔性裝配工裝、分散式機身柔性裝配工裝、自動對接平合等幾類,它們具有模塊化、數(shù)字化和自動化的特點。
(1) 行列式柔性裝配工裝
行列式柔性裝配工裝包括壁板工裝和翼梁工裝。前者用于空客系列民機的機翼壁板的裝配,后者用于波音 飛機如 B-737、B-777、C一 17 等飛 機翼梁的裝配。空客機翼壁板柔性裝 配工裝可完成A330/340、A319/ 320/321 /A300系列飛機的機翼壁板 的裝配。的A380飛機也采用了此類裝配工裝。
(2)多點陣成形真空吸盤式柔性 裝配工裝
多點陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝由一組立柱吸盤組成,吸盤在程序控制下可進行三維移動定位,生成與裝配件曲面符合并均勻分布的吸附點陣,能、地定位和夾持壁板。當產(chǎn)品外形發(fā)生變化時,吸附點陣布局自動進行調(diào)整,可以適應不同的裝配件外形。自上世紀90年代初開始,這種基于多點陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝技術(shù)已廣泛應用于戴姆勒一奔馳宇航、波音、麥道、格魯門、英宇航、CASA、EADS/空 客、龐巴迪宇航等公司軍、民用飛機的柔性裝配和生產(chǎn)中
(1) 機身分散式柔性裝配工裝。
分散式機身柔性裝配工裝基于激光跟蹤定位,并由CNC控制的一組 工裝單元組成,消除了傳統(tǒng)大型裝配 型架的應用,促進了裝配的自動化和柔性,具有結(jié)構(gòu)簡單、開敞性好、占地面積小、可重組等優(yōu)點,現(xiàn)已廣泛應用于大型飛機機身的裝配制造。
(2) 自動化對接平臺
自動化對接平臺由計算機控制的 自動化千斤頂(或定位器)、激光測量系統(tǒng)和平臺控制系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)對接平臺相比,機質(zhì)量大幅提高,效率高,周期短,通用性強,能適應不同尺寸的機身機翼結(jié)構(gòu)。
2自動化裝配單元技術(shù)
國外大型民機結(jié)構(gòu)廣泛采用自動化裝配工藝,其基礎是數(shù)控工裝、家共和檢測單元、數(shù)字化定位等技術(shù)。加工單元主要包括制孔單元、孔強化單元、自動注膠單元、自動送料單元、緊固件插入單元、環(huán)槽釘 安裝單元、抽釘安裝單元、焊接單元等;檢測單元包括照相測量孔定位單元、法線檢測單元、孔檢測單元等
(1)制孔單元用于對結(jié)構(gòu)進行鉆孔和锪窩。制孔單元一般由鉆孔主 軸、鉆夾頭、位置反饋線性編碼器、 伺服進給機構(gòu)、機構(gòu)等組成。
(2)孔強化單元通過芯棒對開縫襯套的脹形實現(xiàn)對孔的擠壓,完成孔強化,以提高連接孔的耐疲勞性能。孔強化單元主要由美國疲勞技術(shù)(FTI)公司開發(fā)。
(3)自動注膠單元用于鉚釘或螺 栓安裝前將一定量的密封膠注入孔內(nèi) (從沉頭窩一側(cè)),注膠時通過轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)密封膠在孔內(nèi)的均勻涂敷。
(4)自動送料單元用于完成緊固 件的自動送料,有料斗式和提箱式2 種類型。提箱式送料單元包括離線式 緊固件填充站、緊固件存儲箱、送料 自動選擇裝置、提箱手動清理裝置等 幾個部分。提箱式送料單元可以完成 無頭鉚釘、環(huán)槽釘、沉頭鉚釘、凸頭鉚釘和環(huán)圈等的自動送料。
(5)緊固件插入單元用于測量緊 固件長度、插入間隙型緊固件和安裝 干涉型緊固件。緊固件插入單元的主 要組件有用于送料的供料頭、帶編碼器的氣缸、插入和安裝的驅(qū)動器等, 通過線性光柵編碼器(光刻尺)進行 軸向定位,對緊固件的插入過程進行 監(jiān)控和確認,實時反饋緊固件的長 度、方位、直徑、干涉水平和安裝速度等信息。
(6)鉚接單元分傳統(tǒng)的液壓式壓 鉚單元、新型電磁鉚接和電動鉚接單元3種。元動力頭輕巧, 鉚接效率髙,鉚接千涉量均勻。電動 鉚接單元采用滾柱絲杠伺服進給技術(shù) 實現(xiàn)鉚接,具有高精度、高重復性且無油污染的特點。
(7)環(huán)槽釘安裝單元使用時先將 環(huán)槽釘插入,然后在釘尾一側(cè)自動安 裝環(huán)圈并實現(xiàn)鉚接助 電磁鉚接技術(shù)實現(xiàn)了環(huán)圈的自動安裝,該技術(shù)普遍用于波音和空客大型民機壁板的自動化裝配。
(8)抽釘安裝單元用于復合材料 結(jié)構(gòu)單面螺紋抽釘?shù)淖詣影惭b,已在 空客飛機復合材料平尾的自動化裝配中應用。
(9)銑平單元用于銑平無頭鉚釘、 補償頭鉚釘、冠頭鉚釘?shù)瘸尚魏蟮尼?頭和單面抽釘安裝后的凸出部分,飛機的良好氣動外形。
(10)焊接單元用 于飛機金屬結(jié)構(gòu)的自 動化焊接裝配。目前應用的技術(shù)有激光焊接、攪拌摩擦焊 等。
(11)照相檢測單元用于通過機器視覺 顯示、確認和校準加 工點的位置。
(12)法線檢測單元采用數(shù)個渦流傳感器或小型激光測 距儀進行多點測量以確定工件加工點 的法線,反饋至機床控制系統(tǒng)進行調(diào) 整以制孔的垂直度要求。
(13)孔檢測單元采用帶伺服驅(qū)動 的探針測量孔的直徑和同心度。檢測 中通過接近開關(guān)預防碰撞,保護壁板 或探針免受損害。孔P數(shù)據(jù)通過機器反饋以便識別超差情況。
3   自動化裝配系統(tǒng)
國外飛機自動化裝配技術(shù)已從由單臺數(shù)控自動鉆鉚機和數(shù)控托架組成 的自動鉆鉚系統(tǒng)向由柔性裝配工裝、模塊化加工單元、數(shù)控定位系統(tǒng)(包 括機器人)、自動送料系統(tǒng)和數(shù)字化檢測系統(tǒng)等組成的柔性裝配系統(tǒng)發(fā) 展。柔性裝配系統(tǒng)主要包括機翼壁板 柔性裝配系統(tǒng)、翼梁柔性裝配系統(tǒng)、 復合材料尾翼柔性裝配系統(tǒng)、機身壁 板柔性裝配系統(tǒng)、機器人柔性裝配系統(tǒng)、機身環(huán)鉚自動裝配系統(tǒng)和自動對接平臺等。
(1)柔性壁板裝配系統(tǒng)已廣泛應 用于空客系列飛機機翼壁板的裝配。 柔性翼梁裝配系統(tǒng)已用于大多數(shù)波音 民機翼梁大型構(gòu)件的自動化裝配,它集成了電磁鉚接技術(shù)和運動磁軛裝配及技術(shù),其的發(fā)展是E 5 0 00 (ASAT4)C -17第四代自動化翼梁柔性裝配系統(tǒng)。上述柔性裝配系統(tǒng)的最 顯著特點是采用了電磁鉚接動力頭和 行列式高速柱陣柔性裝配工裝,能適 應不同規(guī)格和尺寸的壁板或翼梁的柔 性裝配
(2)德國BROTJE公司開發(fā)的機身壁板用了自動環(huán)鉚 技術(shù),在A380、B—737、C一 17等飛機機身壁板上得到了應用。
(3) 復合材料升降舵柔性裝配系 統(tǒng)可完成后緣的測量和校準、壁板鉆 孔和锪窩、鉚釘選擇和供給、注膠、 鉚接、壁板表面波紋度測量等過程。
(4)EI公司與空客英國公司聯(lián)合開發(fā)了一種機器人柔性裝配系統(tǒng),用 于機翼壁板與骨架的裝配。該系統(tǒng)的 主要功能有:壓緊壁板、壁板厚度測 量、鉆孔、}檢測、插入,栓和環(huán)槽 釘并安裝公司開發(fā) 了一套用于A380尾翼扭力盒的自動化裝配的Tricept805虛擬軸機器人裝配系統(tǒng)(制孔和安裝單面緊固等)。 德國開發(fā)了一種用于復合材料機身裝 配的機器人裝配系統(tǒng)。
4自動制孔技術(shù)
現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)大量采用復合材 料、鈦合金等難加工材料,大型飛機 還對大尺寸孔的制備精度提出了更高 的要求,因此普遍采用了自動化柔性 制孔技術(shù),以滿足結(jié)構(gòu)的長壽命、隱身、互換性的要求。自動制孔系統(tǒng)包 括機艙地板制孔系統(tǒng)、機翼壁板制孔 系統(tǒng)、長桁柔性制孔系統(tǒng)、柔性跟蹤 制孔單元、小型移動式自動制孔單 元、機器人制孔系統(tǒng)等。
5自動鉆鉚技術(shù)
自動鉆鉚技術(shù)從70年代起就普遍采用,目前國外飛機制造商仍有相當大的裝配工作由常規(guī)的配有半自動 或全自動托架的、以液壓為動力的自動鉆鉚機完成,GEMCOR公司還開發(fā)了全電動鉚它依靠電動滾 柱絲桿線性動力頭提供壓力來完成鉚 接。用全電動鉚接取代液壓鉚接已成為自動鉆鉚機的發(fā)展趨勢。
6裝配的檢測和試驗技術(shù)
目前國外在裝配檢測和試驗方面 采用了激光跟蹤定位和幾何尺寸檢 測、復合材料裝配件的自動化無損探 傷、紅外照相檢測、飛機密封結(jié)構(gòu)先 進泄漏檢測等技術(shù)。
國內(nèi)飛機裝配技術(shù)的發(fā)展建議
為了連接的質(zhì)量,提高機體 的疲勞壽命,提高 生產(chǎn)效率,國外 軍、民機普遍采用 自動化裝配技術(shù),只是在自動化難以實現(xiàn)的情況下,部分采用人工裝 配。
根據(jù)國內(nèi)飛 機裝配技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,參考國外軍、民機自動化裝 配技術(shù)的總體應用狀況,提出國內(nèi)飛 機裝配技術(shù)的發(fā)展建議:
(1)積極組織開發(fā)和配置自動托架系統(tǒng),加強自動鉆鉚技術(shù)的研究, 提髙自動鉆鉚設備的應用水平。
(2)發(fā)展柔性裝配技術(shù),包括:
柔性裝配工裝技術(shù)
自動化加工單元技術(shù)
裝配自動化檢測技術(shù);
自動化裝配系統(tǒng)集成技術(shù);
裝配數(shù)字化定位技術(shù)
數(shù)字化裝配工工藝規(guī)劃技術(shù)
(3)以國內(nèi)研制為主,結(jié)合引進國外技術(shù),實現(xiàn)柔性裝配工裝、 加工單元和檢測單元的國產(chǎn)化,以滿足國內(nèi)航空工廠對飛機柔性裝配系統(tǒng)所提出的大量需求。

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