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飞机部件三维焊接平台柔性装配技术应用及工艺设计

2017-01-10 10:12:06
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  长期以来,我国的航空工业按计划经济模式,企业独立生产一种或几种型号的飞机,其品种单一,传统的固定式装配工装、手工作业生产方式能够较好地满足成本控制、效率等方面的需求。
  但是随着飞机产品市场化的进展,客户不断增多,如国内空军、海军、民航,外国用户如巴基斯坦,相应地带来飞机产品需求变化大品种多的问题,如单座或双座歼击机、轰炸机、运输机等。同时为寻求佳资源组合,异地协同设计/联合制造的模式为广泛地在飞机生产中应用。而对如此纷繁复杂的市场状况和制造模式,传统的装配生产方式很难满足研制成本、效率及质量等方面的要求。
  近十余年来,国外飞机装配技术发展迅速,以波音777、A380、F-22、F-35等为代表的新型军民机大量采用了先进的装配制造技术(如柔性定位系统、自动制孔、数字化检测技术等),并集成为三维焊接平台自动化柔性装配系统进行飞机部件的装配,极大提高了飞机装配的效率和质量。
  三维焊接平台柔性装配技术是适应新机多品种、快速研制的关键核心技术。   根据产品结构状况以及研制周期、成本控制等要求,在飞机装配全过程的定位、修切、制孔、连接、检测等环节遵从   的原则,选取相适应的柔性装配技术。
  一、飞机装配的主要内容
  飞机装配是根据尺寸协调原则,采用装配工艺装备、工具和设备等,按产品设计及工艺技术要求,将大量的飞机零件逐步组合成组件、板件、段件和部件直至整机的过程。
  飞机装配主要涉及如下内容:
  ①装配工艺设计。确定协调方案、装配单元、定位基准、容差分配、工装方案、装配流程、工艺布局等。
  ②装配条件准备。装配工艺装备/工具/设备制造、辅助物料准备。
  ③装配工艺过程。定位固紧、修配、制孔、密封、连接(安装)等。
  ④装配检测试验。密封试验、外形检测、交点测量及系统试验等。
  ⑤装配信息管理。装配全过程信息处理系统。
  二、飞机部件装配
  1、部件装配典型流程
  飞机部件装配涉及大量零件、标准件、成附件等,是构成飞机的主体部分。据统计,飞机部件装配约占整个飞机制造工作量的40%,是飞机生产的关键重要部分。
  2、部件装配典型工艺过程
  部件装配过程,即利用各种装配工艺技术来完成飞机的装配工作。零件定位、制孔/修配、连接、检测是飞机部件装配主要的几个环节。
  三、飞机部件柔性装配工艺设计
  产品的全三维数字化设计是实现柔性装配的基础,为顺利应用柔性装配技术,需要进行适应性的装配工艺设计。
  1、协调方案设计
  为适应柔性装配技术的应用,飞机部件装配   采用全数字量协调,以实现数字量的全程传递,如此才能通过计算机及控制软件和相应的硬件设备,实现柔性定位、柔性制孔及检测等。
  2、确定装配单元
  在确定装配单元,进行工艺分离面划分时,应注意柔性技术应用的可达性,如定位机构、制孔机器人的可达范围等,单个装配单元不宜太过庞大。可以通过虚拟装配仿真软件验证装配单元划分的合理性。
  3、定位基准
  定位基准的选取决定了装配误差累积的方向,直接影响产品装配准确度,同时也决定了定位机构、定位头的结构形式。
  4、工装设计
  在确定需采用的柔性技术后,其相应的设备,如定位机构、制孔机器人、激光雷达等应与工装系统集成,合理布置。工装设计   采用全二维数字设计,并采用仿真软件进行定位、制孔等人机工程的仿真。
  5、装配仿真
  装配流程、装配路径、工艺布局等均需利用仿真软件进行装配过程、人机工程等的仿真,以确定各种规划设计的合理性并进行优化。
  四、飞机部件柔性装配应用战略
  三维焊接平台柔性装配技术的应用成本相对较高,在多大程度上采用应重点考虑的因素包括项目变的可能性、结构形式变的可能性、产量的大小以及应用部位的复杂程度。
  目前国内柔性装配技术的应用还处于起步阶段,在实施战略上应着重从以下几个方面进行。
  ①逐项突破。单项柔性技术的突破。
  ②分步推进。在工程应用上分步实施。
  ③形成行业标准。减少资源浪费,形成行业。统一标准,有利于产品制造标准化。
  ④模块化选用。形成资源库。