浅谈飞机总装自动化装配生产线

浅谈飞机总装自动化装配生产线李洋，桑龙（海军装备部，陕西西安710089）摘要:阐述了某型飞机总装生产线通过对柔性制造技术、自动装配技术、数字化测量技术、精益制造及信息化等先进技术研究与应用，实现飞机的准确定位支撑、大部件自动化对接、整机数字化测量及平稳性移动，从而提高飞机总装配技术水平，提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。关键词：飞机；总装；自动化；柔性技术；数字化测量技术；移动技术一飞机柔性支撑技术飞机总装生产线，采用机身定位器、左右机翼定位，代替原有的千斤顶，实现飞机的准确入位支撑。定位器由底座、纵横拖板、上拖板、支撑缸体、伸缩柱、球头夹紧机构组成。采用伺服电机、蜗轮蜗杆减速器、丝杠螺母传动，实现伸缩柱的X、Y、Z这3个方向移动；采用封闭式光栅尺，在每个方向上采用全闭环控制可以实现X、Y、Z这3个方向联动控制，提高系统的控制精度。为了避免在姿态调整时的意外情况使得机身受力过大而损坏，采用压力传感器通过力的反馈，来控制定位器的进给，在控制上提高了系统工作的安全性；X、Y、Z这3个方向分别设计了限位开关和机械限位，在结构上提高工作的安全性；滚珠丝杠采取防护罩进行防护。飞机总装生产线支撑定位器，采用先进的数字化传感器技术，实现了飞机的自适应、无应力入位；三坐标数控定位器准确支撑。改变了原有的千斤顶靠人工推入，目测方式入位的飞机支撑方式，在减轻工人劳动强度的同时，保证了飞机支撑无应力自动化支撑。4大部件自动对接技术飞机大部件对接，是整机装配的开始，其装配品质和效率直接影响后续的装配进程，总装生产线通过工艺集成管理系统、激光测量系统和控制系统，协调驱动三坐标数控定位器，实现机身前段与机身中段姿态调整和对接。飞机总装生产线机身前段与机身中段对接，分为支撑调平、测量调姿、自动对合共3个阶段，支撑调平阶段采用3个固定支撑定位器，对机身进行支撑，利用激光跟踪仪测量机身上的水平测量点，将测量数据传送给站位工艺控制系统、调姿控制系统，完成对机身位姿态的评价、仿真分析及调姿路径规划，根据刚体不变性原理，评价调姿路径的合理性，发布命令由控制系统执行调姿指令，进行机身中段调平。测量调姿阶段，利用激光跟踪仪测量机身对合面上选定的对合孔位置信息，并以此作为机身前段调姿对合的依据，由两组定位器、组合平台加柔性托架实现对机身前段的支撑，激光跟踪仪测量机身前段上（与机身中段上被测量对合孔存在配合关系）选定的对合孔，并将测量数据传送给站位工艺控制系统，站位工艺控制软件根据对合孔的配合对应关系，计算机身前段的当前位姿和目标位姿，并将其传递至调姿控制系统。调姿控制系统通过仿真分析及调姿路径规划，发布命令由控制系统执行调姿指令，完成机身前段姿态调整。自动对合3个阶段由同步移动支撑机身前段的两组定位器，使其到达指定位置（与距离机身前段之间的相互距离可以设定），完成机身前段与机身中段的自动化对合，也可人工手轮驱动定位器同步移动（运动分辨率为0.05mm），进行机身前段与机身中段的手工对合。飞机大部件自动对接，通过激光跟踪仪测量定位，数控定位器支撑组合工作平台进行调姿对合，完成机身前段与机身中段的自动化对合。彻底改变了原有吊装对接时，飞机姿态不稳定，推入定位靠人工目测不准，对合过程中存在应力装配的缺陷，大大提高了飞机的装配品质，降低了装配过程中的风险。5数字化测量技术飞机测量系统工作有：全机水平测量、惯导水平测量、航炮校靶、平显校靶、雷达校靶。5.1原有测量方法的弊端原有的测量是利用水平仪、测量尺、靶板和校靶装置进行的，是在飞机水平的基础上，X-Y轴向（即水平姿态）采用水平仪测量，并将各产品调节到水平状态；Z轴向采用了吊线加水平仪，对各自系统的靶板进行摆放（靶板放置在飞机前方25m）；然后，各个产品再分别对准各自的靶板进行调校。整个测量方法和测量过程，存在着一定的弊端。（1）在操作上造成了重复工作。例如，各专业进行校靶测量时，采用了分别摆放靶板，同样程序雷达校靶、平显校靶、航炮校靶需做出重复的工作；（2）各专业根据各自的测量要求，制造了各自不同形状、不同要求的靶板，靶板多且不通用；（3）靶板摆放远，占用厂房有效空间；（4）人工测量存在一定的人为误差，测量不精确。5.2激光测量技术的优势飞机总装生产线采用激光测量技术，利用激光跟踪仪（LaserTracker）、手持测量装置（T-Probe），通过计算机控制，实现飞机水平测量和校靶测量，包括全机水平测量、起落架参数测量、平显校靶、航炮校靶、雷达校靶和惯导校准。其优势为：133EquipmentManufactringTechnologyNo.10，2011BriefDiscussiononAircraftFinalAssemblyAutomaticAssemblyLineLIYang，SANGLong（NavalEquipmentDepartment，Xi’an710089,China）Abstract:Thisarticledescribestheadvancedtechnologyresearchandapplicationofflexibilitymanufacturetechnology,automaticassemblytechnology,digitalmeasuringtechnology,leaningmanufactureandinformationalizationetc.infinalassemblylineforcertaintypeofairplane;theaccuratepositioningsupport,largepartautomaticbutt,wholeaircraftdigitalmeasurementandstablemovementoftheaircraftisrealizedsothattheaircraftfinalassemblytechnologyisimproved,theproductionefficiencyraised,theproductionleadtimeshortenandtheaircraftproductioncostisreduced.Keywords:automation；flexibilitytechnology；digital；measuring；technologymovingtechnology（1）利用虚拟靶板代替原有实物靶板，大大减少生产面积，同时取消了靶板的摆放工作，降低劳动成本，缩短飞机的生产周期；（2）采用高精度激光测量设备，提高了测量的精确度和重复测量的一致性，大幅度的提高了飞机的作战能力。激光跟踪仪由激光跟踪仪主机、电子水平仪、T－CAM、T－Probe、靶标等组成，见图1所示。通过应用软件，完成测量结果计算和虚拟靶板仿真。6机电一体化移动技术飞机总装生产线移动系统，主要由机架、主轨道、副轨道、下轨道、专用板链和专用链板、链轮等组成，其中专用链板分为长链板和短链板两种规格，都具有一定的承载能力，可以满足操作平台、工装设备及操作人员踩踏等使用要求，长链板用于承载和拖动飞机。轨道安装在地平面以下，飞机承载长链板以扁平的复合板式结构，宽约580mm，长约14960mm，平板下部有N=14960/133.33≈112对小滚轮。牵引板链上方的短链板，结构上类同自动人行道，其上表面与地面等高，通过性强，车间整体整洁、美观。生产线左右对称布置长链板，两侧长链板、短链板由同一输送系统同步提供驱动动力，保证两侧长链板的同步运行。两侧长链板的绝对同步误差，主要来源于机械构件的制造精度和弹性变形及各运动副的间隙。生产线对两侧长链板的相对同步要求较严格，两侧长链板在单向承载运行时，构件的制造误差及运动副的间隙已基本消除；若两侧长链板的运行阻力相同，则左右两侧的机械构件的弹性变形量亦相同。另外，由于系统运送的飞机为中性面对称，在轨道平直度等方面达到一定要求的情况下，两侧移动系统的运行阻力相差较小，就是说两侧长链板相对运行条件良好，使同步运行误差控制得极小。飞机总装生产线运用机电一体化移动技术，采用埋入式全封闭链轮-链板轨道输送系统，实现飞机在站位之间的平稳移动，具有空间布局紧凑、通过性好、运行安全特点，从根本上改变了传统、落后的人拉、肩扛的飞机移动方式。减少工人的劳动强度，提高生产效率，保证了飞机移动的安全可靠。7结束语飞机总装生产线采用柔性装配工装技术、机电一体化移动技术、数字化支撑调姿对接技术、数字化测量技术、自动化装配系统集成技术，完成飞机总装配。通过总装生产线运行，可以系统掌握飞机自动化装配关键技术，填补国内飞机装配，尤其是自动化总装领域的空白，提升飞机生产总装配技术、缩短生产周期、降低成本、提高飞机装配质量。参考文献：[1]丘宏俊，陶华，高晓兵，等.飞机装配工艺设计知识本体[J].西北工业大学学报，2007，（1）：32-36.[2]刘检华，宁汝新，万毕乐.面向生产现场的虚拟装配工艺规划技术[J].计算机集成制造系统，2007，（1）：67-73.[3]余锋杰，柯映林，方强.基于飞机自动化对接装配实例的工艺选优[J].机械工程学报，2010，（1）：175-181