飞机数字化柔性装配关键技术及其发展
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]。
数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用分析
数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用分析随着航空业的不断发展，飞机制造行业越来越重视数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用。
数字化装配仿真装配技术是指利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、虚拟现实技术（VR）等技术手段，对机械装配过程中的各种可能性进行建模和仿真，达到快速、高效、精度高的装配目的。
本文将对数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用进行分析。
1. 部件装配优化数字化装配仿真技术可通过对零部件的3D建模，对飞机所有部件的相对位置进行优化调整，以达到最佳的装配目的，从而提高装配的效率和准确性。
2. 碰撞检测在实际装配中，因为复杂的结构和不同部件的尺寸精度，会存在零件之间的碰撞现象。
通过数字化装配仿真装配技术的碰撞检测，可以有效避免机械装配过程中的碰撞，提高装配质量和效率。
3. 空间限制模拟对于飞机的结构，其空间限制是非常严格的，数字化装配仿真装配技术可以很好的模拟出这些限制，从而更好的控制装配过程中的误差，并确保装配的可用性和可靠性。
4. 可视化检查通过数字化装配仿真装配技术的可视化检查，可以对飞机结构和零件的装配过程进行全面的模拟和评估。
这既可以帮助装配人员更好地理解装配过程的细节，也可以提前发现装配过程中的问题，减少可能的风险，提高整体的装配效率和质量。
1. 提高装配效率和准确性数字化装配仿真装配技术可以通过在计算机中进行虚拟装配，对零部件的位置和安装顺序进行优化，从而提高装配效率和准确性。
这可以减少装配过程中的错误，避免重复操作，同时减少固定成本，提高生产率。
2. 提高零件的质量3. 降低成本数字化装配仿真技术可以模拟出实际装配中的各种操作和细节，从而避免了在实际装配过程中的浪费，减少成本开支。
4. 易于维护和更新数字化装配仿真技术可以对不同的飞机零部件进行部件级别仿真和对防护隔板等结构的全局性仿真，并且易于维护和更新。
三、结论总之，数字化装配仿真技术在飞机装配中的应用对于提高装配效率和质量，降低成本等方面具有非常积极的作用。
飞机数字化装配技术发展与展望
飞机数字化装配技术发展与展望梅中义;黄超;范玉青【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】6页(P32-37)【作者】梅中义;黄超;范玉青【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院;北京航空航天大学机械工程及自动化学院;北京航空航天大学机械工程及自动化学院【正文语种】中文回顾飞机工业的发展，飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到数字化装配的发展历程，随着各国经济与技术的进步，数字化装配技术已经在多个国家的飞机制造领域广泛应用。
飞机数字化装配技术涉及飞机设计、零部件制造、数字化自动钻铆、数字化互换协调、数字化先进测量与检测和计算机软件等众多先进技术和装备，是机械、电子、控制、计算机等多学科交叉融合的高新技术[1]。
由于飞机装配工作的高复杂性和高精度，柔性装配已经成为飞机数字化装配技术的重要组成部分，而飞机智能装配技术已经成为飞机装配技术发展的新方向，对飞机智能装配技术的研究将对我国飞机装配水平及航空企业智能制造水平的全面提升起到重要的推动作用。
飞机数字化装配技术发展回顾在20世纪80年代，由于现代网络的兴起，加上计算机技术的不断发展，美国波音、洛克希德·马丁公司，还有欧洲的空客公司这些大型飞机公司都陆续地对飞机数字化装配技术进行应用，并已取得成功，典型的产品包括波音787、A380与JSF等。
其中洛克希德·马丁公司在进行JSF战斗机研究制造之中，将每架飞机的生产周期由之前的15个月缩短到了5个月，把工装数量从350个降低到19个，实现降低成本1/2。
采用数字化装配技术后，取消了大部分的制孔工具与工装，利用较为先进的龙门钻削系统，充分利用了激光定位、电机驱动的精密制孔，提高了孔的质量，最终节省了九成以上的时间[2]。
而美国波音787客机的装配连接中，充分应用复合材料，根据复合材料的力学性能特点，对其连接技术进行改善，根据此应用需求以及钻孔需求，波音公司与其他公司合作研制了专用的自动化钻孔铆接设备与技术，从而提高波音787的装配质量与速度，同时也降低了成本。
关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索
关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索摘要：本文首先对飞机数字化柔性装配工装技术的特点进行总结，对柔性化装配工装关键技术进行分析，对我国飞机数字化柔性装配的发展要求进行研究，对于减少我国飞机数字化装配技术和国外先进水平的差距，实现飞机研发和制造行业的跨越式发展，具有非常重要的意义。
关键词：飞机数字化柔性装配工装技术1、引言飞机数字化柔性装配工装技术是数字化装配技术的重要内容，已经在国内外航空企业得到广泛应用。
到目前为止，飞机装配工装技术已经经历了许多阶段，从最初的手工装配、半自动化装配、自动化装配，再到现在的柔性装配工装技术。
所谓“柔性装配工装技术”，就是基于产品数字量尺寸的，可以进行重组的模块化，以及自动化的装配工装技术。
一方面可以降低制造成本、缩短周期的同时，也提高了装配生产率。
本文对有关飞机数字化柔性装配工装技术进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。
2 飞机数字化柔性装配工装技术的特点飞机数字化柔性装配工装技术的最大特点就是能够在产品数字量尺寸传递系统的基础上，以及配合数字化控制技术和系统，对产品装配等工作进行操作。
除此之外，飞机数字化柔性装配工装技术还克服了传统制造方法中模拟量协调系统的基础上装配工装的技术特点，比如说应用单一、生成周期较长、生成成本较高以及生成配合较为困难等。
还有就是，飞机数字化柔性装配工装技术能够实现和自动化制空设备、铆接设备、机器人等设备进行相互集成，达到柔性化装配精确度更高以及提升装配效率的目的。
3 柔性化装配工装关键技术飞机装配主要有以下四个阶段，为：装配设计、装配准备、装配进行以及装配测试，每一个阶段都有一个关键的技术，依次支撑飞机装配工艺技术，能够实现整个飞机装配高质量的同时，保持高效率。
3.1 定位技术飞机装配中柔性化定位技术的使用，可以在一定程度上减少零件结构发生变化的次数，同时也避免传统刚性定位方法中那种定位应力。
框梁类传统装配定位技术是基于工艺孔或者是结构交点孔进行定位，这种方法的工作量较大，而且生成效率较低。
飞机数字化装配工艺仿真技术
飞机数字化装配工艺仿真技术摘要：数字化装配工艺设计和过程仿真技术在现代飞机的设计和制造中扮演的角色越来越重要。
飞机数字化装配因其结构设计的三维化和复杂化以及装配工艺的数字化等原因，使得装配过程仿真成为飞机数字化装配及工装结构设计的必要手段。
基于装配工艺文件映射技术和装配过程仿真模型，通过装配工艺过程及机构运动集成仿真技术的突破，实现了飞机复杂的结构件数字化装配过程的仿真。
目前国际上以飞机为代表的大型复杂产品研制企业都已将数字装配技术应用与生产中，并取得显著的效益。
【关键字】：飞机数字化装配仿真技术中图分类号：p412.241.传统飞机数字化装配设计方法存在的问题：（1）飞机装配工艺设计仍然使用传统的二维方式表达（2）无法满足三位数字化条件下装配工艺设计要求，难以实现工艺设计的继承性，规范性，标准化和最优化。
（3）飞机的装配周期不易保证。
工程设计环境不具备三维工艺验证能力，致使装配中是否干涉，装配顺序是否合理，工艺装备是否满足，操作空间是否开敞等一系列问题在生产试制阶段才能暴露出来，任何一个环节出现问题，都会影响飞机研制的进度和质量。
（4）缺少典型示数的三维动态装配过程，都会影响飞机研制的进度和质量2.飞机数字化装配仿真技术的关键：（1）装配仿真环境的构建。
仿真环境的描述与管理，装配动作与感觉信息间的相互关系，感觉信息的综合方法以及输入、输出的驱动规则等。
（2）知识驱动下约束关系的自动生成和识别。
在仿真环境中对装配的零件赋予机械、物理特性，并由此形成装配过程的作用力；使微观和瞬态的分析数据在虚拟空间中展现为可视的宏观和动作过程。
（3）知识驱动的装配规划技术。
装配规划就是寻求一条最优的零件装配顺序序列，重点解决如何更形象地表现装配规划过程中信息的动态流动及其可视化；如何在生成装配规划过程中通过人机交互加入知识管理和融入人的智能；如何基于知识检查装配干涉和配合力分析。
（4）人的知识和技巧的映射。
为了使知识和智能融入装配规划的生成，需要研究人体模型在虚拟环境中的映射，正确检测和处理人的装配动作信号。
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。
飞机数字化装配技术
FORUM48航空制造技术·2008 年第14 期20世纪80年代后期以来，随着计算机信息技术和网络技术的发展，以美国为首的西方发达国家开始研究飞机产品数字化设计制造技术。
这项技术以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志，从根本上改变了飞机传统的设计与制造方式，大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。
我国的飞机数字化装配技术尚处于起步阶段，与发达国家相比还存在较大差距，主要表现在：（1）飞机的研制过程仍采用串行模式；（2）虽然部分环节已经实现数字量传递，但仍存在信息孤岛现象，尚未打通飞机数字化设计、制造生产的整个流程；（3）工艺、工装设计在时间、空间与产品设计上存在滞后，造成飞机装配协调困难；（4）装配工人在现场工作需要仔细翻阅大量的图纸、工艺文件等，会出现工作上的失误，造成装配质量问题，影响装配周期。
飞机数字化装配技术1 数字化装配协调技术数字化协调方法也可称数字化标准工装协调方法，是一种先进的基于数字化标准工装定义的协调互换技术，将保证生产用工艺装备之间、生产工艺装备与产品之间、产品部件与组件之间的尺寸和形状协调互换。
数字量传递协调路线如下：(1) 飞机大型结构件（与飞机外形及定位相关）如框、梁、桁、肋、接头等用NC 方式加工；(2) 在飞机坐标系下，工装设计人员以产品工程数模为原始依据，进行工装的数字化设计，并且在工装与产品定位相关的零件上用N C 方式加工出所有的定位元素；(3) 工装在装配时利用数字标工（数据）协调，采用激光自动跟踪测量系统测量，通过坐标系拟合，定位出零件的安装位置，满足安装基准的空间坐标及精度要求；（4） 飞机钣金件模具数字化设计以及用N C 方式加工，钣金零件数控加工。
2 数字化装配容差分配技术容差数值直接影响产品的质量与成本，因而根据产品技术要求，进行零、组件的容差分析和设置，可以经济合理地决定零部件的尺寸容差，保证加工精度，提高产品质量，在满足最终设计要求的同时使产品获得最佳的技术水平和经济效益。
基于数字化技术的航空发动机装配技术研究
基于数字化技术的航空发动机装配技术研究摘要：航空产业的发展水平是一个国家发展水平的重要指标，加强对于航空行业的发展技术研究是促进相应产业发展的关键措施之一。
随着如今信息技术以及科技水平的发展，数字化技术对于航空航天产业的发展有着关键性的促进作用，在如今的发展过程之中，数字化技术能够最大程度降低航空产业设计发展的相应成本，最大程度提升最后的设计水平以及发展质量。
关键词：航空发动机：数字化；装配航空机械制造的质量决定着发动机的质量，为了保证在最后的航空产业发展过程之中有着更高的行业发展质量以及运行质量，加强数字化模拟技术的应用十分关键。
航空发动机的传动装配过程大部分为手工装配，其装配质量在很大程度上受到人为因素的干扰，所以，相比于传统的装配技术而言，数字化技术的应用对于航空产品的装配以及设计提供较大的技术支持，为后续的发展提供更加有利的技术工具。
一、模拟化装配模拟装配是数字化技术发展的核心环节，主要应用于航空的发动机装配过程之中，可以依托于发动机信息以及装配过程之中的精确数据对航空飞机进行模拟化数字装配。
模拟装配技术在应用的过程之中能够对于已经装配完成的零件进行数据验证，分析数据的合理性以及其运行的可靠性，对于后续的制造发展而言十分关键且必要。
可视化技术的应用能够大大降低相应设计制造过程之中的成本，为我国的航空发展注入新动力。
（一）模拟化系统构架虚拟化装配系统是指以虚拟现实为前提，对于实际的发动机各个零件进行数据分析并建模之后进行虚拟装配的过程，在此过程之中主要依赖于CAD系统的几何模型以及物理特征等数据，系统操作能够将实际的发动机以可视化可移动的性质上传到相应的软件之中，自动化生产模拟器可以实现视点的自动跟踪以及各种手势和声音的虚拟操作。
虚拟化实现计算分析方法包含着对于碰撞检验等重要的设计环节，这一功能的实现一方面能够更加精确有效的对于相应的数据完成分析，另一方面能够大大保证数据和操作的可靠性和科学性，保证相应环节的成本得到有效地控制，为后续的发展和设计环节提供十分有利的支持。