工业机器人在飞机数字化装配总的应用
大飞机数字化装配关键技术及其应用

大飞机数字化装配关键技术及其应用宋利康;朱永国;刘春锋;曾天【摘要】为满足大型飞机的数字化研制需求,对大型飞机数字化装配的主要关键技术进行了研究.对面向MBD的装配工艺仿真与数字化协调、装配仿真优化与在线装配仿真、三维装配工艺数据可视化、板件数字化自动钻铆的配套技术等大飞机数字化装配技术及其工程应用进行了重点分析,提出了各关键技术的解决方案.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】7页(P30-35,51)【关键词】飞机;装配;铆接;MBD;仿真【作者】宋利康;朱永国;刘春锋;曾天【作者单位】中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司,南昌 330024;中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司,南昌 330024;南昌航空大学航空制造工程学院,南昌 330063;中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司,南昌 330024;中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司,南昌 330024【正文语种】中文飞机装配技术发展经历了手工装配、半自动装配、自动装配和数字化装配等几个发展阶段。
目前,数字化装配技术已在全球兴起,已在包括我国在内的多个国家得到初步应用,取得了一定的成效。
数字化装配技术不仅包括装配仿真、数字化工艺制定、数字化柔性工装等,而且是数字化自动钻铆和集成控制等多种技术的综合应用。
数字化装配技术将模拟量传递变革为数字量传递[1]。
20世纪80年代开始,国外先进航空制造企业初步将数字化装配技术运用于飞机制造中。
美国EI公司将机器人自动钻削系统用于波音F/A-18E/F的机翼后缘襟翼的制孔和锪窝。
德国宝捷公司研发了用于飞机货舱门制孔的机器人装配系统。
空客将电磁铆接和柔性装配工装进行集成,实现了翼梁大型构件的自动化铆接装配[2]。
航空航天产品制造逐步采用基于模型的定义(Model-Based Definition,MBD)技术进行数字化设计与建模[3],利用MBD技术将工艺、工装、检测、质量等信息集成到产品的三维实体模型中,并将该三维实体模型作为生产、制造、检验等的唯一数据源,在不同的部门之间进行共享和共用[4-6]。
工业机器人在航空航天制造业的应用与趋势

工业机器人在航空航天制造业的应用与趋势航空航天制造业一直以来都是高科技的象征,对于精度、质量和可靠性有着极高的要求。
在这个充满挑战和创新的领域中,工业机器人正发挥着越来越重要的作用。
工业机器人在航空航天制造业中的应用范围广泛。
首先,在零部件加工方面,机器人能够实现高精度、高效率的切削、钻孔、打磨等操作。
它们可以长时间稳定地工作,不受疲劳和人为因素的影响,从而确保零部件的一致性和质量。
例如,在发动机叶片的加工中,机器人可以精确地控制加工参数,使得叶片的形状和表面质量达到极高的标准。
在装配环节,工业机器人也展现出了巨大的优势。
航空航天产品的装配通常需要复杂的操作和高精度的定位,机器人可以通过精确的运动控制和力觉反馈,完成诸如部件对接、螺栓拧紧等工作。
这不仅提高了装配效率,还减少了人为误差,提高了产品的可靠性。
复合材料的加工和处理也是工业机器人的重要应用领域之一。
航空航天领域越来越多地使用复合材料来减轻重量、提高性能。
机器人能够精确地铺设复合材料纤维,控制树脂的注入量和分布,从而制造出高质量的复合材料部件。
另外,工业机器人在表面处理和涂装方面也发挥着作用。
它们可以确保涂层的均匀性和厚度的一致性,提高产品的耐腐蚀性和外观质量。
随着技术的不断发展,工业机器人在航空航天制造业中的应用呈现出一些新的趋势。
智能化程度不断提高是一个显著的趋势。
通过引入人工智能、机器学习等技术,机器人能够更好地适应复杂多变的生产环境和任务需求。
它们可以自主地进行路径规划、故障诊断和优化生产流程,提高生产的灵活性和效率。
协作机器人的应用逐渐增多。
与传统工业机器人相比,协作机器人能够与人在同一工作空间内安全地协作工作。
这使得在一些需要人机交互的环节,如复杂部件的装配和调试,能够更加高效地完成任务。
多机器人协同工作也是未来的发展方向之一。
多个机器人可以通过网络连接和协同控制,共同完成大型部件的加工和装配,提高生产效率和质量。
在精度和速度方面,工业机器人不断取得突破。
工业机器人在航空航天领域的应用

工业机器人在航空航天领域的应用工业机器人作为一种高度智能化和自主操作的装置,已经在各个领域得到广泛应用。
在航空航天行业中,工业机器人的应用也逐渐成为关键的领域。
本文将探讨工业机器人在航空航天领域的应用,并分析其对航空航天行业的影响。
一、航空航天领域中的工业机器人应用1. 飞机制造过程中的装配:在飞机的制造过程中,有大量的装配工作需要完成。
工业机器人通过其高精度和高效率的特点,可以实现对零部件的自动装配,大大提高了生产效率和质量。
2. 航天器组装与测试:在航天器的组装过程中,工业机器人可以承担复杂和危险的任务,如精密零部件的安装和测试。
机器人可以通过操控机械臂和传感器,实现对航天器的精确定位和检测,确保航天器的质量和安全。
3. 航空维修与保养:在航空器的维修和保养过程中,工业机器人可以承担一些危险和高风险的任务,如高空维修和危险区域的检修。
机器人可以通过远程操控和高清摄像技术,对航空器进行全方位检测和维修,提高了工作效率和安全性。
二、工业机器人在航空航天领域的优势1. 高精度和高效率:工业机器人能够精确执行指令,具有高度的自动化和智能化特点。
在航空航天领域中,这种高精度和高效率能够大大提升生产效率和产品质量。
2. 跨领域应用:工业机器人不仅在航空航天领域有应用,还可以满足其他行业的需求。
这种跨领域应用使得工业机器人的开发和研究得到更多资源和支持,进一步推动了其在航空航天领域的发展。
3. 降低劳动强度和提高安全性:航空航天行业的工作环境往往比较恶劣和危险,例如在高空和狭小空间进行维修和保养工作。
工业机器人的应用可以将危险任务交给机器人完成,减少了人力的使用,降低了劳动强度和事故风险。
三、工业机器人对航空航天行业的影响1. 提高生产效率和质量:工业机器人的应用可以实现零部件的自动装配,大大提高了生产效率,并减少了错误和缺陷的发生。
这对于航空航天行业来说,可以加快飞机的制造速度,并提高飞机的质量。
2. 降低生产成本:航空航天行业是一个资金密集型的行业,因此降低生产成本是非常重要的。
飞机数字化装配技术的发展与应用

飞机数字化装配技术的发展与应用随着航空业的不断发展,越来越多的厂商开始关注数字化装配技术(Digital Assembly)的应用。
数字化装配技术是指严格按照数字模型进行制造,将设计数据直接转化到制造现场,实现数字化的表达,将生产制造流程可视化、可控化的技术。
数字化装配技术的应用可以有效提高生产效率,降低制造成本,同时也可以提高产品质量和制造精度。
接下来,本文将详细介绍数字化装配技术的发展与应用。
数字化装配技术以计算机辅助设计和计算机控制制造技术为基础,通过数字化实现对制造过程的全方位监控和管理。
数字化装配技术在航空工业中的应用可以追溯到20世纪90年代,最初主要在设计阶段使用,可以将设计数据进行数字化表达,以提高设计效率和质量。
但是随着计算机控制技术的不断发展,数字化装配技术不断完善,逐渐向制造现场延伸。
数字化装配技术的发展主要经历了以下几个阶段:1. 数字化计划阶段:该阶段主要是将制造流程进行数字化规划。
通过数字化制造计划,可以更加精确地排列生产线,提高生产效率和质量,并为后续的数字化生产提供基础数据。
2. 数字化制造阶段:该阶段是通过数字化技术实现产品制造的全过程数字化监控和管理。
数字化制造可以大大降低制造成本,提高生产效率和质量。
同时,数字化制造可以减少误差和缺陷,提高产品的制造精度。
3. 智能化制造阶段:该阶段是在数字化制造的基础上,通过智能化技术进行升级。
智能化制造可以实现生产线的自动化、半自动化和灵活化。
智能化制造可以根据市场需求进行快速调整,适应市场变化。
数字化装配技术在航空工业中的应用十分广泛,从设计一直延伸到制造现场。
数字化装配技术的应用可以从以下几个方面进行描述:1. 自动化装配:数字化装配技术可以实现生产线上的自动化装配。
通过采用智能机器人和自动化装配设备,可以实现生产线的快速响应和调整。
数字化装配技术可以实现装配过程的自动化,提高生产效率和质量。
2. 二次开发:数字化装配技术可以实现二次开发。
数字化技术在飞机装配中的运用

(作者单位:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司)数字化技术在飞机装配中的运用◎孙恒飞机制造属于高技术性系统工程项目,技术要求较为严格,生命周期长且资金需求量大,是社会经济发展与进步的关键影响因素,也是国家科技水平的重要体现。
飞机装配时,对各组件的精度及装配的精度均具有较高的要求,当前阶段,计算机信息化系统已逐步应用于飞机装配当中,数字化技术也有一定程度的应用,传统的人工装配模式正在逐步转化为数字化装配,通过全面的数字检测及数字化装配技术,可实现更为精准与高效的飞机装配。
一、当前飞机装配技术的应用现状分析科技创新与发展应用背景下,飞机装配技术也在进行优化发展,越来越多先进的技术及设备应用于飞机装配当中,如激光跟踪仪、数字化检测技术等等,优化了飞机装配效率,提高了装配的精准性,然而数字化技术在飞机装配过程中仍存在一定的不足,具体如下:1.与飞机装配相适应的数字化建设不全面。
目前,飞机装配中仅在部分组件装配过程中实现了数字化技术的应用,但更多装配环节中数字化技术应用率不高,仍然维持以往的装配方式。
这主要是由于一方面,飞机是一个复杂的系统工程,有其内在的逻辑及各类工程难题耦合在一起,另一方面数字化技术在飞机装配中的应用仍处于初期,未能有所突破以满足飞机装配过程中的各项要求,同时解决装配过程中可能出现的各种问题,使得各装配环节均能应用数字化技术开展。
2.开展数字化应用的资金不充足。
飞机作为系统工程,整个生命周期较长,虽然有并行工程、联合开发设计等方法,但在现有已定型并开始批量生产的飞机型号再重新考虑进行数字化装配时,为实现装配精度,设计与优化将存在很大难度,并且为保证数字化技术的应用,将在研发、实验等各个环节投入大量资金,因而难以确保现有的飞机型号装配中能够有效应用数字化技术。
而在飞机型号设计之初就考虑到数字化技术的应用,虽然能一定程度的减少成本,但在型号研制以及适航取证的过程中,仍然将会有大量资金需要投入到比传统的制造方式更多的实验及验证中。
工业机器人在航空制造中的应用

工业机器人在航空制造中的应用随着科技的不断进步,工业机器人在各个领域的应用越来越广泛。
在航空制造领域,工业机器人的应用也发挥着重要的作用。
本文将探讨工业机器人在航空制造中的应用,并分析其优势和挑战。
工业机器人在航空制造中的应用可以分为多个方面。
首先,工业机器人可以在航空制造的组装过程中发挥重要作用。
传统的航空制造过程中,需要大量的人工操作,而且工作环境复杂、危险。
而工业机器人可以代替人工完成一些繁重、危险的任务,如飞机机身的焊接、涂装等。
工业机器人具有高精度、高稳定性的特点,可以保证制造过程的质量和效率。
其次,工业机器人在航空制造中的应用还包括零件加工和装配。
航空零部件通常需要经过复杂的加工和装配过程,而工业机器人的高精度和灵活性可以满足这些要求。
工业机器人可以根据预先设定的程序,进行零件的精细加工和装配,提高生产效率和质量。
此外,工业机器人还可以在航空维修和检测中发挥作用。
航空器的维修和检测需要高度的精确度和稳定性,而工业机器人可以通过搭载各种传感器和检测设备,实现对航空器的维修和检测。
工业机器人可以根据预设的程序,对航空器进行精确的检测和维修,提高维修质量和效率。
工业机器人在航空制造中的应用具有许多优势。
首先,工业机器人可以提高生产效率。
由于工业机器人具有高度的自动化和精确性,可以大大提高生产效率,减少人工操作的时间和成本。
其次,工业机器人可以提高产品质量。
工业机器人具有高精度和稳定性的特点,可以保证产品的质量和一致性。
此外,工业机器人还可以提高工作环境的安全性。
工业机器人可以代替人工完成一些危险的任务,减少工人的伤害风险。
然而,工业机器人在航空制造中的应用也面临一些挑战。
首先,工业机器人的成本较高。
由于工业机器人的技术和设备较为复杂,导致其成本相对较高。
这对于一些中小型航空制造企业来说,可能会面临一定的经济压力。
其次,工业机器人的操作和维护需要专业技术人员。
由于工业机器人的操作和维护需要较高的技术水平,这对于一些航空制造企业来说可能会带来人员培养和管理上的问题。
工业机器人在装配生产中的应用分析

工业机器人在装配生产中的应用分析自从20世纪50年代开始有工业机器人的出现,这个领域就得到了极大的发展。
机器人在工厂中的应用,可以较大的提高生产效率,大幅度降低人工成本,而且提高了产品质量和制造过程的可控性。
特别是在装配生产中,工业机器人的应用更是悄然成为一个主流趋势,深受业界的广泛认可。
1. 工业机器人在装配生产中的应用装配生产广泛应用于汽车、电子、机械等行业,防止零部件在生产过程中员工的误操作,同时确保产品的良好质量。
传统的人工生产在效率和准确性上有很大的限制。
而工业机器人的应用却能够在保证质量的同时大幅度提高效率。
首先,工业机器人在装配线中可以大幅度减少人手的用量。
这些机器人可以被编程来进行各种装配,甚至是特定的操作,如打孔和固定操作等。
这些工作在人类做的时候需要花费大量的时间和人力。
而机器人可以用更快的速度和更稳定的方式来完成操作,精度也更高。
此外,机器人可以在24小时内持续工作,不会出现疲劳或者其他问题。
这使得工艺公司可以不间断生产,提高其生产效率。
其次,机器人的应用还增加了装配生产的自动化。
工业机器人可以编程自主地进行操作,消除了人为失误的可能性。
比如,在汽车制造时,厂商通常需要将几个不同的制造工艺结合在一起,才能获得最终的产品。
而这些复杂的制造工艺往往需要密切的协调和艰苦的人力。
但是,机器人通过自身的程序化操作和对各种创新技术的使用,使得整个装配流程能够更加圆满的完成。
最后,工业机器人在装配生产中还能够大大增加生产过程的可控性。
机器人可以准确地执行各种不同的任务,从而更好地控制整个流程,避免因人为因素而导致的错误。
该技术还能够更好地管理工厂的成本,同时提高了企业的生产能力和效率。
2. 工业机器人在技术上的进步在过去的几十年中,工业机器人经历了许多技术方面的进步。
这些技术的变革对装配生产领域也产生了巨大的影响。
首先,机器人的传感能力得到了极大的加强。
现在的机器人具备更加智能的控制和传感功能,这使得机器人能够更好地适应各种环境,从而更好地完成各种操作。
航空航天领域机器人化智能装配技术综述

航空航天领域机器人化智能装配技术综述摘要:航空航天工业的发展直接代表和衡量了一个国家的科学技术水平和综合国力,而在航空航天产品制造领域除了先进技术、设计外,最为重要的就是装配制造,装配制造水平直接影响了航空产品的成本、投产周期和质量。
尤其航空航天产品结构复杂,精度要求高,对于装配制造提出了更高的要求和标准,而机器人化智能装配技术的出现,则为航空航天产品装配提供了更为有效的工具和方法,有效促进了装配效率、精度和质量的提升。
因此,文章就对航空航天装配中机器人化智能装配技术中的关键技术和相关应用进行了探讨分析,以供参考。
关键词:航空航天;工业机器人;智能装配;关键技术引言航空航天零件的结构非常复杂并且大小不同,在装配作业过程中难度较大,同时由于任务要求不同,经常会遇到狭小空间作业的情况,这就给利用通用工装设备开展自动化装配造成了困难。
所以在当下航空航天领域,零部件装配中多采用人工装配,而人工装配的精度、效率、质量等都难以得到有效保障,严重制约了航空航天工业的发展。
而随着现阶段机器人技术不断成熟,通过机器人装配可以获得更高的自动化程度和精准度,并且其在灵活性、适用性等方面也有了较大的提升,能够与大行程龙门行车、AGV作业平台等形成有效配合,进而实现高柔性、高自动化、高精度的智能化装配作业[1]。
所以在当下航空航天领域,对于机器人智能装配技术的研究也在不断增多,相关技术和设备也在不断成熟,为航空航天事业的发展做出了有效贡献。
1工业机器人简介工业机器人通常分为控制、驱动和主体三部分,主体部分主要模拟人体的动作,比如抓取、搬运等动作;控制系统则分为数据层,物理层和人机交互及部分;执行机构则包括机械臂、机械手等部分,机器人的功能性直接可以通过其动作的自由度进行体现,通常情况下机器人的自由度在三个以上,但是在现阶段部分高精度工业机器人自由度能够超过7个。
而控制系统则相当于大脑,其主要控制机器人按照提前编制的程序来进行各种动作;驱动系统则相当于人的肌肉骨骼,在获得控制系统的命令后,配合执行系统来完成各项操作[2]。
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工业机器人在飞机数字化装配中的应用Application of Industrial Robot in Aircraft Digital Assembly[ 摘要] 通过对当今工业机器人技术的发展和背景的分析,表明该技术在飞机装配中的重要价值,并分列阐述出智能工业机器人在飞机装配中的八大主要应用环节。
指出在发展工业机器人技术应用中的主要关键技术。
并对其在航空领域的发展方向和趋势进行了展望。
关键词:工业机器人数字化装配集成生产线[ABSTRACT] Through the analysis of the industrial robot development and background, the technology importance in the aircraft assembly is shown, and its eight main application areas are expatiated separately.The key technologies of its application development are pointed out. At last,the developing direction and trend of the intelligent industrial robot are prospected in the aeronautical manufacture and assembly field.Keywords: Industrial robot Digitization Assembly Integration Production line随着当今飞机结构设计复杂性的增加及数字化装配技术难度的提高,越来越多地依靠人力手工完成的装配工作或其他复杂制造环节的工作已无法继续按传统的方式实现。
而随着集成制造技术发展起来的工业机器人技术,越来越多地开始被航空制造业所关注和运用。
1 工业机器人技术的发展工业智能机器人是一种能自动定位控制的操作机。
能搬运材料、零件或操持工具。
并且,这种“机械电子装置”正向着智能化方向发展。
集成应用于当今飞机数字化柔性装配技术体系中,能适应多种复杂装配环节的工作,可以更加快速、准确地运动和作业。
自从20 世纪60 年代初世界第一台机器人在美国问世以来,机器人技术便表现出强大的生命力,迅速发展。
但是,目前世界上对于机器人系统的开发,欧洲处于领先地位,机器人年营业额估计达到了35 亿欧元,占全球销售额的33%。
机器人自动化系统和相关服务,涉及大约225 家公司,其年营业额超过了130 亿欧元,并且以每年7% 的速率在增长。
我国20 世纪80 年代,开始对机器人技术进行研究和开发,目前仍然没有形成完整的自主研发的实用性技术体系。
特别是在航空领域,还没有针对飞机装配特定环节的专用机器人/ 机械臂,我国航空企业所使用的机器人系统绝大多数都是国外采购,国内并无该方面的自主研发设备和技术。
并且,由于航空工业的高精度、高效率、低成本等要求,使得该系统技术还未能在航空专用制造领域中被充分利用。
在多自由度专用机械臂技术方面的研究,我国发展起步时间相对较晚,质量性能存在缺点,研究品种比较单调,实用性、专用性价值不高。
未来国际上工程实用化工业机器人系统的发展主要包括以下4 个方面:(1)结构的优化设计。
结构更加灵巧,新的高强度轻质材料使用,进一步提高其负载/ 自重比,同时机构进一步向着模块化、可重构方向发展。
(2)直驱式、多传感器融合、遥控及监控等技术的实用化运用。
(3)智能化、并联机器人技术发展。
多智能体(multi-agent) 协调控制技术应用,实现多机械臂、机器人、人机结合协作工作。
(4)针对高精尖的行业领域开发专用机械臂或机器人系统。
2 工业机器人技术在飞机装配中的重要价值传统的工业机器人已在汽车行业大量应用,具有灵巧柔性好、机动性好、环境适应性强、生产效率高、成本低、便于维护、精度有限、负载能力弱等特点。
而精度、刚度和负载的不足,使得其在飞机装配中的应用方面长期受到限制。
但随着数字化技术和机器人技术的发展,机器人已演变成一种智能化的设备,出现具有自主性、智能性、移动性、作业性特点的智能机器人。
智能机器人技术已能满足飞机装配的需求,作为一种灵巧、高柔性和较低成本的自动化装备,可克服传统数控机床的不足,集成应用于飞机自动化柔性装配系统中,能适应多种复杂装配环节的工作,可以更加快速、准确地移动、定位、调整和作业(如制孔、测量、铆接、安装、涂胶、焊接等)。
目前,智能机器人在国外飞机制造特别是装配领域的应用不断扩大。
在国内飞机制造特别是飞机装配中应用智能工业机器人技术,具有以下6 点战略意义和价值:(1)提高飞机制造的自动化、数字化和柔性化水平,克服手工装配的局限,实现新一代飞机结构的长寿命、高可靠性和装配质量稳定性要求,满足飞机设计性能技术指标;(2)通过应用基于机器人的自动化装配系统,提高飞机装配的生产效率和产能,满足批生产要求,实现飞机产品的准时供应,提高市场竞争力;(3)立足自主创新,突破和掌握自动化装配系统的关键技术,打破国外的技术封锁,形成具有自主知识产权的自动化装配技术体系,提高国内航空产业的国际竞争力;(4)掌握自动化装配技术关键技术,在国际合作、技术/ 设备的引进和消化吸收上提供技术基础和保障,掌握主动权;(5)为国内自动化装配系统的研制打下基础,节省引进费用;(6)带动国内机器人、数字化技术、自动化装备制造等相关产业的发展,提高国内的技术水平,并可辐射并推动相关产业的高技术化。
由于机器人自身的优势和特点,其经济价值表现在下面11 个方面:(1)节省场地费;(2)节省固定投资;(3)机动性好、灵活方便,免除了重复投资;(4)生产准备时间短;(5)更换不同的执行器,实现多用途;(6)维护费用低;(7)投资见效快,制造周期短;(8)投资回报率高;(9)安装调试时间短,生产投入快;(10)可重构性好,适于飞机的多品种、小批量生产;(11)可在恶劣环境下工作,大大减轻对人体的伤害,从而减轻企业的劳保花费。
3 智能工业机器人在飞机装配中的主要应用技术案例针对飞机装配中的主要工作环节内容,可以分为壁板级装配环节、半壳体装配、部段舱段装配、舱段对接装配和翼身对接装配5 大部分。
因为机器人可以携带一定重量的不同功用的末端执行器进行工作,因此这部分中很多工作内容已经或者将来可以借助智能机器人技术进行数字化装配改进。
具体包括以下8 项主要技术。
3.1 自动化切割切割机器人能满足切割零件高精度的要求,完成高质量工作,它包括火焰切割、等离子切割和激光切割等。
另外,也可以实现对飞机壁板的自动化修边。
飞机壁板件在加工成型时总要留有一定的余量,在装配前根据具体配合关系进行切边修整。
采用工业智能机器人能够更高效、更便捷、更精准地完成零组件切边工作,如图1所示。
从而代替传统的手工修边或笨重的切边机等。
图1 机器人为铝合金组件切边Fig.1 Robot is cutting edge of Al-alloy components3.2 机器人自动制孔与连接技术装配过程中的零组件装配、部件装配和部件对接装配过程都需要进行大量的制孔、铆接等连接工作。
先进飞机装配技术已经有了革命性的发展和创新。
机器人已经实现自动钻铆、焊接等工作,并逐渐应用于飞机装配中。
在大型飞机机身壁板上进行连接,采用人工钻铆方式完成数以万计的紧固件制孔、铆接非常耗时耗力,而采用机器手带动钻铆末端执行器,或采用爬行机器人可以轻松实现,并且效率是人工的6~10 倍。
现代飞机大量采用复合材料、钛合金等难加工材料,大型飞机对大尺寸孔的制备精度提出了更高的要求,因此普遍采用自动化制孔技术以满足结构的长寿命、隐身性和互换性的要求。
如图2、图3 所示,机器人自动制孔系统可用于壁板、翼盒、舱段及大部件对接等方面。
自动化连接按方式分为3 种:机械连接、焊接和胶接。
图4 中为机器人完成发动机短舱上的焊缝工作根据连接对象又可分为零组件的连接、部件的组装及对接总装。
对于机器人而言,只需更换一组末端执行器,略微修改工作运动指令程序,即可轻松实现多种连接工作。
3.3 测量辅助机器人数字化装配定位对于占飞机制造工作量50%以上的装配工作而言,除了钻铆连接这项重要工作,就是精确定位问题了。
现在,可以借助数字化技术及自动化设备来辅助完成。
如采用先进高精度测量设备和工业机器人相结合的柔性夹持定位系统。
数字化光学设备以激光跟踪仪为代表,包括激光雷达、数字摄影照相机、iGPS 室内测量系统等。
国外各大飞机生产厂商通过对这些技术不断开发,精度已经基本保证在0.01mm/m 范围内,甚至达到了0.005mm/m。
对小范围内的零组件的定位,可借助机器人结合测量设备来实现。
测量设备可以弥补机器人自身定位精度不足的问题,即在机器人或所夹持工件上设置关键测量点,用不同的高精度光学测量设备对其运动状态、位姿进行监控,机器人按计算的运动轨迹将被装配工件移动到位。
如波音787 的D-NOSE 组件在钻铆机上就是采用机器人进行搬运的,在零件的定位面上设置几个激光扫描靶标来辅助定位,如图5 所示。
图5 F35后机身壁板用机器人进行定位移动Fig.5 Positioning and moving of F35 rear fuselageby using robots另外,飞机组部段会经常在整个厂房内或者是较大空间范围内进行搬运,对于现代化数字化工厂来说,这个工作极为重要。
因为只有高效、快速、合理地组织飞机组部件的调配,才能符合精益制造的原则,达到制造装配的利益最大化。
采用机器人进行搬运和移动飞机产品零部件到准确的装配位置,不仅提高了装配移动定位的准确性和自动化程度,还大大提高了装配制造的效率,节省了人力物力。
这已经在波音787、A380 等项目上使用。
借助成熟的AGV 车或者气垫车设备安装上机器人手臂,并借助iGPS 导航,可以迅速达到指定位置,准确抓取产品组部件运送并安放在目标位置点,如图 6 所示。
3.4 机器人检测、探伤机器人在检测方面应用也很广泛。
第一,进行产品结构的检查(如孔径和外形检测),如图7 所示。
第二,用于工件内部的检查(如无损探伤),具有速度快、准确度高等特点。
第三,由于其可携带多种末端执行机构,因此可以安装测量头(非接触式光学反射镜或接触式探头等),对复杂、隐蔽的产品空间进行测量。
这对于具有多种复杂结构零件的产品是极为有用的,如对发动机进气道的测量、安装、检验等。
图7 机器人孔检测Fig.7 Hole inspecting by robot3.5 喷涂采用智能工业机器人进行多种喷涂工作在制造业已较为广泛。