飞机装配
飞机装配是飞机制造的重要环节,保证零件与零件、零件与工装、工装与工装之间的协调,进而保证装配准确度的飞机制造协调方式是飞机制造的重要特点。通过一系列的专用工艺装备,对有协调要求的形状和尺寸按模拟量进行传递,逐步传递到零件和部件上。在传递过程中存在一定数量的公共环节,公共环节越多,非公共环节越少,协调准确度就越高。这种协调方法能以较低的制造准确度保证较高的协调准确度。
基本信息
- 中文名
飞机装配
- 外文名
aircraft assembly
- 所属领域
航空航天
- 准确度控制
部件气动力外形等
- 生产线要求
流程优化、产能平衡
- 特点
相互准确定位
特点
飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位,并用规定的连接方法装配成部件或产品的过程。受结构特点和结构刚性等网素影响,在飞机装配中大量采用铆接和螺接等连接手段,同时,为了保证装配协调及外形准确度要求,并保证装配过程中组件、部件具有一定的结构刚度,飞机装配巾采用了大量的结构复杂、准确度高的装配型架这一切均显示出,与一般机械产品的装配过程相比,飞机装配具有非常显著的特点。
(1)产品几何定义与协调方法
由于飞机零件形状复杂,难以在二维图样上用尺寸描述零件的尺寸和形状,长期以来一直用模线样板的方式进行飞机产品的几何定义。随着计算机技术的发展.20世纪70年代产生了计算机辅助设训+制造技术.飞机的几何尺寸与形状定义采用了以B样条等函数构建的三维线架结构,使模线由人工绘制变为由绘图机自动绘制。复杂的机械加工可以利用零件的数模进行编程,实现数控加工。直到20世纪90年代,以波音、空客为代表的三维数字化设计制造技术应用,彻底改变了飞机设计制造模式。
(2)装配工艺装备的特点与作用
飞机结构不同于一般机械产品,在它的装配过程中,不能仅仅依靠零件自身形状与尺寸的加工精度来保证装配出合格的组、部件。因此,除了采用各种通用机床、常用工具和试验设备以外,还需针对不同机型的组件及部件,制定专门的装配工艺装备,如装配型架、对合型架、精加工型架、壁板装配夹具等。这些专用的生产装备用于完成飞机产品从零组件到部件的装配以及总装配过程,一般尺寸较大的称为装配型架,而尺寸较小的称为装配夹具,二者不存在严格、明确的界限。
装配工装的主要功用有如下几点:①定位夹紧,保证产品的尺寸、形状和零件问相对位置的准确性。②确保产品满足准确度和协调互换的要求,在一般机械制造中,保证产品互换性主要是通过公差、配合制度和通用量具来实现,而飞机制造中则是通过相互协调的装配工装来实现。③保持尺寸形状稳定性,飞机结构中存在大量钣金件,其尺寸大而刚性小,所以无论是铆接还是焊接.在连接时都会产生不同程度的变形,而装配能够确保钣金件及其组合件的形状,控制装配过程的变形。④改善装配过程的劳动条件,提高劳动生产率,降低成本。
在批生产中,一个部件的装配往往需要用一套具有多种功能的工装完成全部的装配工作,如骨架装配夹具、总装型架、架外补铆型架等。这种情况下,每个工装必须与装配过程前后相关的工装相互协调,同时还需要与相关的零件工装协调。
(3)装配连接方式
飞机的机体结构由上万项零件组成,连接方式以铆接为主。铆接的优点是连接强度稳定可靠,易于检查和排除故障,能适应较复杂的结构和不同材料之间的连接且操作技术简便易行。但是铆接也存在自身的缺点,主要表现在:铆缝应力分布不均匀;手工劳动量大,生产效率低;铆接质量受人为因素影响较大,不易控制。
为了解决人工钻铆所出现的问题,能够完成定孔位、制孔、送钉、施铆全过程的自动钻铆设备开始出现。随着数控技术的发展,自动钻铆技术日益成熟,小现了不同结构形式的自动制孔设备和与其配套的自动调平托架。自动钻铆设备本身比较庞大。与人工铆接相比其灵活性较差,因此适合铆接工作面开敞的部组件,常用于大型飞机铆接装配。对于战斗机中空间狭小且铆接部位形状复杂的装配件而言,其应用受到了一定的限制。为此,目前又出现了各种类型的自动制孔设备,如机器人自动制孔设备、五坐标自动制孔设备等。
发展趋势
从20世纪50年代以来,数字化技术在国外航空工业中的应用,经历了从数字化技术的单项应用。到数字化系统集成应用,再到数字化协同设计制造和产品全寿命周期数据管理的发展历程。以波音公司为例,波音公司在20世纪90年代研制波音777飞机的过程中已全面实施了产品数字化设计,该型飞机作为世界上第一种全数字化定义和无纸化生产的飞机.是飞机制造业全面应用数字化技术的里程碑。欧洲的空客公司也建立了多地区、多制造厂之问的飞机异地协同数字化设计制造及管理体系.为空中“巨无霸”飞机A380的成功研制提供了坚实的数字化技术应用基础。
目前,飞机数字化设计制造技术已在波音、洛克希德·马丁、空客等公司的飞机研制过程中广泛应用,先进飞机设计制造技术以全面采用数字化产品定义、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制造方式,大幅度提高了制造技术水平,并取得了良好的效益、例如,空客公司采用虚拟制造技术,将其新机试制周期从4年缩短为2.5年,显著降低了研制费用及生产成本。
飞机数字化装配技术兴起于20世纪80年代后期.并在西方航空工业发达国家获得了迅速发展,数字化装配技术集成了工业界各领域最先进的科技成果,如数字化技术、虚拟现实技术、激光跟踪定位技术、自动控制技术等,它已经完全不同于传统的飞机装配技术。现代飞机数字化装配技术以自动化、数字化、柔性化与信息化为特点,显著提高了飞机装配质量和效率,同时也提高了飞机的疲劳寿命。
目前,波音公司和空客公司代表了全球航空制造业的最先进水平,其数字化装配技术体系已逐渐成熟。在波音777/787飞机、空客A380飞机等的研制过程中,机身部件的装配均已采用数字化装配技术.同时.为适应飞机数字化装配技术发展的要求,国外相关的没备制造公司与飞机制造公司合作。不断在数字化装配技术及装备方面进行探索研究。在各种新机型研制过程中,飞机数字化装配技术也在不断向前发展。
准确度
飞机机体的装配准确度.直接影响到飞机的使用性能以及生产的互换性,因此保证飞机机体的装配准确度,是飞机装配工作的主要任务。对于飞机机体装配准确度的要求主要包括下述几方面。