飞机数字化装配技术综述——飞机制造的一次革命性变革

过去,我国主要进行封闭式的军用飞机的研制和生产,难以与国际上大型的飞机制造公司进行先进装配技术的交流.虽然近几年来我国飞机制造厂为波音和空客等公司进行飞机零部件的转包生产,零星地看到和学到了一些数字化装配技术,但是缺乏对先进装配技术的系统化研究,对国外先进装配技术的发展和应用情况也了解不多,仅满足于能把飞机制造出来,基本上还是沿袭着过去几十年来批生产的手工作坊模式,沿用着根据实物样件以模拟量形式传递零部件的形状和尺寸,采用大量复杂的型架进行定位和夹紧的传统手工装配方法.因此,装配技术已成为我国飞机制造过程中的最薄弱环节,而飞机装配是整个飞机制造过程中的关键,所以它严重阻碍着我国的飞机制造技术发展.为此,我们近10年来对国外先进飞机数字化装配技术进行了广泛的资料收集和系统的分析,并且与工厂结合进行了一定的研究,在此,对先进的飞机数字化装配技术的相关问题作一简要论说.     

探索中国飞机制造装备技术的发展道路

本系列文章从传统飞机制造技术分析入手,根据现代飞机制造技术的现状,从概念、定义、意识、方法、思路等诸方面展示了现代飞机制造技术装备的发展趋势.为国内航空制造技术装备的发展提供了一些有用的见解.     

钛合金焊接结构在先进飞机中的应用及发展

钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能优异等一系列特点,是先进飞机制造中重要的结构材料.钛合金焊接技术在现代飞机制造工程中占有重要的地位,是一种特殊的制造工艺技术.本文重点论述了钛合金焊接的主要特点及存在问题,同时论述了美国及俄罗斯钛合金焊接结构在先进飞机制造工程中的应用现状与发展.     

钛合金结构干涉配合铆接疲劳试验研究

干涉配合能提高接头疲劳寿命,已成为目前最有效的强化工艺方法之一。国内外飞机制造中已广泛应用干涉配合,但我国目前飞机制造中的干涉配合铆接只限于铝合金结构。钛合金优越的性能使其在飞机结构中的应用比例大幅提高,但钛合金结构的干涉配合铆接在我国飞机制造中还是一个空白。针对某型机的实际结构对钛合金结构的干涉配合铆接疲劳性能进行了试验研究。研究结果表明,较普通铆接干涉配合铆接可明显提高接头疲劳寿命,加载的应力水平越低,疲劳寿命提高越明显。另外,钉孔间隙等工艺参数对疲劳寿命增益也有较大影响。     

柔性装配中的数字标工协调

飞机制造中的关键是保证零部件结构外形和交点的互换协调,为此需采用大量的体现产品形状与尺寸的标准工艺装备来保证飞机的结构形状和尺寸符合设计准确度和互换协调要求[1-2].目前国外航空企业已广泛采用先进数字化互换协调方法,产品协调部位之间、产品与工艺装备之间以及工艺装备之间的协调关系以数字量的形式存在,使得各类工装制造精度明显提高,尺寸传递协调路线缩短,产品协调准确度有明显提高[3-4].国内飞机制造中产品设计已全采用全数字化产品定义,但仍广泛采用以实物标工模型来传递产品形状与尺寸的模拟量协调方法,对如何实现以数字标工为核心的全数字量协调传递等关键问题并未见其详[5-7].为发挥产品设计数字化优势,需对飞机制造过程中的数字化协调方法作一研究.     

某型飞机垂尾壁板类柔性工装设计

我国飞机制造业已经逐步向多型号的生产方式转变,柔性工装装配技术在我国飞机制造中的应用需求越来越大,是实现飞机柔性装配的关键技术之一.针对我国传统的垂尾壁板类装配工装布局和特点,设计了一种用于垂尾左右壁板装配柔性工装,详细阐述了设计流程及其柔性工装关键技术.     

新飞机开发单台产品制造工时定额预测方法

针对新机研发之初,在仅有飞机初步方案而需预测飞机制造工时定额的实际情况,提出用重量法和参数方程法测算首架飞机制造工时定额,并以此为基础,利用熟练曲线推算试制批和批生产工时定额的方法。文章对测算首架飞机制造工时的国外三种参数法方程,应用于我国飞机研制实践的可行性进行了验算分析,同时,在收集国内飞机制造工时定额基础上,经回归得出我们自己的测算首架飞机制造工时定额的参数方程,可供飞机设计、工艺和工时定额管理人员试用。     

复合材料制造技术现状及在飞机制造业中的应用

雷神飞机公司和波音公司研制的机身壳体部件所采用的先进复合材料自动化制造技术,已成为国际飞机制造厂商占领世界航空市场的战略性选择.在回顾我国复合材料制造技术发展历程的基础上,对该技术在飞机制造业中的应用与发展进行了分析和探讨.     

数字化预装配技术在L15飞机中的应用

介绍了数字化预装配技术在飞机制造过程中的作用,分析了该技术在L15飞机研制中的应用情况以及取得的成效.     

面向飞机制造企业基于3D-PLM的快速工艺准备技术研究

为了有效解决飞机制造企业快速工艺准备的问题.提出了基于3D-PLM的快速工艺准备技术.分析了飞机制造工艺设计与管理及CAPP技术的应用现状,对飞机制造企业基于3D-PLM的工艺需求和特点进行了分析,提出了基于3D-PLM的快速工艺准备技术体系.     

国内外智能制造的发展及对我国商用航空发动机发展的启示

多个国家在全球范围内部署了智能制造发展战略,建设航空发动机智能工厂是《中国制造2025》重点支持的方向。通过介绍国外商用航空发动机公司智能制造发展现状,探讨我国建设商用航空发动机智能工厂的关键问题,明确发展行业智能制造标准化工具,促进产品智能化改造,实现生产组织数字化、网络化、智能化是实现商用航空发动机智能制造的关键技术手段。     

框类组件制造关键特性分析研究

论述了将关键特性统计过程控制法引入大型框类组件制造中的方案，以解决取消钻模后的装配协调问题，确定了制造关键特性树，给出了数字化制造中关键特性的控制方法。数字化制造及关键特性控制法使大型框类组件的制造技术水平达到一个新的高度，辅以数字化测量方法圆满解决了部件之间的协调问题。为大型框类组件的制造提供了一种新型制造方法。     

Digital Aircraft Sheet Metal Part Manufacturing System and Its Key Technology

The architecture of digital sheet metal manufacturing system is proposed based on the classification of sheet metal manufacturing information.The essence of digital manufacturing is the definition,management and transfer of information,and the key technologies are brought forward and described.It is pointed out that knowledge-based manufacturing elements design is necessary to make digital technology efficient.The management of all kinds of sheet metal manufacturing element information is to build single source of manufacturing data.Multi-state model-based digital transfer and coordination method is designed to provide a foundation for digital manufacturing of aircraft sheet metal part.The application of digital sheet metal manufacturing is exemplified with an aircraft sheet metal part.The application result is compared to that of the traditional analog transfer technology.It is shown that the developed technology can improve part quality,shorten manufacturing time and lower manufacturing cost.     

飞机部件装配生产线仿真研究

飞机装配是现代飞机制造过程非常重要的环节,利用仿真方法预先评估装配生产线生产能力、资源的利用情况等,可以优化并解决装配生产线的瓶颈问题。本文以飞机中机身典型部件装配生产线作为研究对象,使用装配生产线仿真方法,建立了飞机中机身典型部件装配生产线模型,对装配生产线的产能、瓶颈、平衡率等问题进行仿真及优化分析。     

飞机制造工艺信息系统关键技术研究与实现

研究了飞机制造工艺信息系统的关键技术,包括基于架次的以工艺组件为核心的MBOM管理、AO/FO动态图形工艺设计界面的实现、以AO为核心的飞机装配工艺规划、基于FO的飞机零件制造管理.飞机制造工艺信息系统已在生产中实际应用.     

民用飞机机身密封技术的浅析

机身密封技术是影响飞机疲劳寿命、使用寿命、经济修理和安全性的一个关键因素,减少密封失效面引起机身腐蚀,提高飞机的密封能力是民用飞机制造发展的必然趋势.介绍民用飞机机身密封的类型,分析密封剂的性能要求;结合机身密封工艺要求和结构特点,给出密封操作方法的建议;分析密封失效的原因,给出典型结构密封的失效修理方法,保证飞机使用安全性和寿命.     

飞机焊接导管数字化制造技术研究

针对目前飞机导管在生产制造上存在的不足,为了缩短导管工装设计周期,提高导管工装定位的准确度和导管的制造精度,对飞机焊接导管数字化装配工装、自动焊接等关键技术进行了研究。采用数字化设计方法建立焊接工装的数模,通过孔定位方法实现导管焊接的定位和夹紧,通过坐标系拟合、焊缝跟踪和修正等完成导管间的自动焊接,实现焊接导管的数字化制造。     

基于DELMIA的飞机三维装配工艺设计与仿真

针对我国航空制造业当前装配工艺规划与设计的现状,开展了基于DELMIA进行飞机三维装配工艺设计与仿真方法的研究,对三维装配工艺设计与仿真的关键技术进行了重点分析,包括三维工艺组件划分、装配生产线布局规划、基于知识的装配工艺规划,以及装配仿真中的装配干涉检查、人机工效仿真,并通过某型飞机机翼装配对三维工艺设计与仿真进行了应用验证。     

金属增材制造技术应用于军用飞机维修保障浅析

金属增材制造技术的发展为军用飞机维修保障提供了一条数字化、定制化、高性能、短周期的技术新途径,可提升军用飞机维修保障的技术水平和能力。本文综述了军用飞机维修保障的国内外现状,指出了金属增材制造技术的应用优势,介绍了军用飞机零件的典型损伤形式、不同增材制造工艺的适用性及修复工艺选取方案,分析了所涉及的逆向建模、结构优化、智能机器人等关键技术,详述了目前存在的技术成熟度与可靠性不高、修复原则不明确、标准规范不统一等主要问题及解决措施,指出了增材制造技术在军用飞机维修保障领域未来的发展方向和趋势,并给出了具体的应用建议。