具体地说是通过应用柔性工装技术、系统集成技术、自动化技术实现由产品数字模型到装配过程的信息数字化、控制自动化。
飞机制造采用数字化定位技术的目的,首先是为了保证装配质量,提高机体的疲劳寿命;其次,在大批量生产中提高生产效率,也是数字化定位技术的一个重要原因;最后,数字化定位技术能够提高工装的柔性,降低生产成本。与传统定位方式相比,数字化方式具有明显的优势,世界各大飞机制造厂商都在广泛应用此项技术。
以数字量为定位基准,定位过程由计算机数字化控制,在装配过程中使用数字量传递定位信息的技术。
具体地说是通过应用柔性工装技术、系统集成技术、自动化技术实现由产品数字模型到装配过程的信息数字化、控制自动化。
飞机制造采用数字化定位技术的目的,首先是为了保证装配质量,提高机体的疲劳寿命;其次,在大批量生产中提高生产效率,也是数字化定位技术的一个重要原因;最后,数字化定位技术能够提高工装的柔性,降低生产成本。与传统定位方式相比,数字化方式具有明显的优势,世界各大飞机制造厂商都在广泛应用此项技术。
2002年空客公司在德国组建了一条用于装配A320的移动生产线。2006年11月,波音公司开始启用一条移动装配线来制造波音777飞机。以A320、A340、A380、B777、B787、C-17为代表的新型大型军民用飞机集中反映了大型飞机先进装配技术的现状和发展趋势。体现在采用基于单一产品数据源的数字量尺寸协调体系,实施数字化尺寸工程技术,通过虚拟制造技术实现装配过程优化,应用柔性模块化的工装技术,以满足大型飞机长寿面、高可靠性、低成本和高效率制造的要求。
数字化装配定位关键技术主要有以下4点。
①基于齐次坐标变换装配定位原理。在飞机装配的过程中,根据相关的设计要求和技术标准,应当将参考点作为基准点,将零件向空间中相应的位置进行移动。同时应当对零件的空间姿态,即零件位姿加以确保,之后再进行联接和装配。因此,在数字化装配定位平台的工作过程中,就是要在飞机空间坐标系当中,通过定位机构对空间坐标运动进行侦测,从而实现满足设计要求和技术标准的零件空间位姿。
②集成控制技术。在数字化装配定位系统运行的过程中,远程数据库向系统控制平台提供定位数据,供其计算和分析。然后向PLC可编程控制器传递控制信息,使其转换为驱动信息。在通过定位驱动器对定位机构进行驱动,从而定位零件。在这一过程中,光学测量仪器实时测量零件定位情况,分析相关数据,并给出相应的定位补偿数据,从而精确定位零件。在集成控制系统中,主要包括了设备网、控制网、以太网等结构。
③柔性装配工装技术。飞机装配过程中,应当首先固定和定位零部件,然后再进行联接和装配,从而使飞机的动力学外形得到保证。在这一过程中,应用的数字化柔性装配工装技术是以数字量尺寸协调体系为基础的,能够实现自动化装配和模块化重组的工装系统。在装配过程中,能够有效地传递产品信息数字量,无须使用飞机零件装配专用的传统型架,提高了飞机装配的效率和效果。
④数字化装配定位。飞机在高空飞行,需要在确保坚固程度的同时,尽量降低自身重量。因此,在飞机结构中,大多数都是薄壁结构,很多零件也都是钣金件。具有尺寸大、易变形、刚性差、形状复杂等特点。因此,这些零件的装配准确性将会对飞机外形的准确度产生直接的影响。而数字化装配定位技术的应用,能够通过精确的数字化控制,实现零件的精确装配定位。
通过对飞机大部件数字化定位技术的研究和系统研制,飞机数字化定位技术可推广到新一代飞机机翼各段间、机身段之间、机身和机翼间、尾翼与机身间、运载火箭筒筒体结构间等航空航天产品大部件的数字化装配对接,同时大中型飞机机身和运载火箭筒体总装阶段的壁板自动定位也可采用大部件数字化装配对接技术。
大力发展数字化定位技术可提高产品的技术创新能力,缩小中国飞机行业型号研制能力与国际先进水平的差距,提高国际竞争能力和在国际合作项目中的参与地位,并为新型号的研制开发奠定坚实的技术基础。