數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

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1、箋論壇嘲uM數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用ApplicationofDigitalMeasurementTechnologyinAircraftAssembly中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司李鑫中航工業(yè)成飛工程師。碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字化裝配。大型飛機(jī)裝配由于尺寸大、形狀復(fù)雜、零件以及連接件數(shù)量多，其勞動(dòng)量占飛機(jī)制造總勞動(dòng)量的一半左右甚至更多，所以在整個(gè)制造過程中，飛機(jī)裝配技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)難度大、涉及學(xué)科領(lǐng)域多的綜合性集成技術(shù)，它在很大程度上決定了飛機(jī)的最終質(zhì)量、制造成本和周期?。

2、傳統(tǒng)的飛機(jī)部件裝配主要依靠T裝和T藝補(bǔ)償來保證零部件之間的協(xié)調(diào)，依靠模線模板、光學(xué)儀器等裝配檢測(cè)裝配質(zhì)量。這些方法精度低、效率低?。52航空制造技術(shù)·2014年第13期為了適應(yīng)現(xiàn)代航空制造業(yè)的發(fā)展，新一代的飛機(jī)必須要采用“以裝配為核心，以零件精確制造為支撐，以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)"的精確制造技術(shù)體系。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)已成為現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分。是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代飛機(jī)制造全數(shù)字量傳遞的重要保證之一。隨著社會(huì)的進(jìn)步和新技術(shù)的應(yīng)用，航空制造業(yè)的競爭日趨激烈，對(duì)飛機(jī)質(zhì)量及裝配精度要求越來越高。為了適應(yīng)

3、現(xiàn)代航空制造業(yè)的發(fā)展，新一代的飛機(jī)必須要采用“以裝配為核心，以零件精確制造為支撐，以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)”的精確制造技術(shù)體系÷數(shù)字化測(cè)量技術(shù)已成為現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代飛機(jī)制造全數(shù)字量傳遞的重要保證之一

4、2l。數(shù)字化測(cè)量設(shè)備能夠?qū)Υ郎y(cè)對(duì)象實(shí)施快速、精確、自動(dòng)化的測(cè)量，獲取其準(zhǔn)確的空間形狀或位姿信息，并能夠?qū)y(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)估。在飛機(jī)裝配領(lǐng)域，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備，數(shù)字化測(cè)量設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)包括：(1)測(cè)量范圍大、精度高；(2)測(cè)量過程可通過編程控制；(3)測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)字化，可讀

5、性好；(4測(cè)量數(shù)據(jù)具有良好共享性”】。目前，飛機(jī)部件裝配中常用的先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備主要有激光槍、激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、整體油箱快速檢漏設(shè)備、iGPS等設(shè)備。激光槍在飛機(jī)裝配中，需要對(duì)大量鉚釘?shù)陌纪沽考懊善?duì)縫間隙進(jìn)行精確檢測(cè)，而傳統(tǒng)方法壁板間隙和鉚釘平面差是否合格基本按經(jīng)驗(yàn)判斷，用肉眼觀看、人工觸摸及使用千分墊測(cè)量等方法。這種方法既不準(zhǔn)確，效率也叫ureMea。urement未來測(cè)量低，不能適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)的高精度要求。如圖l和圖2所示，在飛機(jī)機(jī)翼上應(yīng)用激光槍檢測(cè)鉚釘平面差及壁板間隙。激光槍采用先進(jìn)

6、線形激光掃描，快速截面輪廓實(shí)時(shí)分析尺寸，結(jié)合實(shí)時(shí)軟件分析功能。準(zhǔn)確測(cè)量間隙、段差(平面差)、角度、半徑等多個(gè)組裝尺寸，測(cè)量范圍較小時(shí)，測(cè)量誤差小于0．1mm。同時(shí)還有非接觸測(cè)量、設(shè)計(jì)6。8h連續(xù)操作、觸摸屏操作、數(shù)據(jù)追溯及處理、自動(dòng)化數(shù)據(jù)報(bào)告等優(yōu)點(diǎn)。組成如圖3所示。具體測(cè)量方法是在Gapcun手柄菜單選擇“T00LKITS”，進(jìn)人“GapFlush”菜單下測(cè)量間隙面差，選擇“PanelGF，’菜單，扣動(dòng)扳機(jī)，控制角度和距離，對(duì)被測(cè)位點(diǎn)輪廓照相采集完成，軟件便會(huì)分析處理出數(shù)據(jù)，并且顯示于觸屏上。測(cè)

7、量結(jié)果會(huì)直觀地顯示出間隙及平面差的數(shù)值，操作簡單方便，效率較高。激光槍的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，由定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎?，可以直觀的檢測(cè)出間隙及段差的具體數(shù)值。激光跟蹤儀飛機(jī)對(duì)合過程較復(fù)雜，傳統(tǒng)方法是在型架上完成，先將前、中、后機(jī)身的若干銷子插好，此時(shí)僅有少許余量，安裝過渡段的梁及其他零件，通過經(jīng)驗(yàn)人工調(diào)整托架，將所有零件安裝到位后，即完成對(duì)合狀態(tài)。這種方法對(duì)工人要求較高，需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整時(shí)人為因素干預(yù)太多，同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。目前，飛機(jī)對(duì)合采用大部件數(shù)字化對(duì)接裝配系統(tǒng)，利用若干個(gè)激光跟蹤儀對(duì)部

8、件的姿態(tài)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，確保自動(dòng)化對(duì)接的高準(zhǔn)確度，并通過對(duì)接后的全機(jī)測(cè)量評(píng)價(jià)裝配質(zhì)量。激光跟蹤儀測(cè)量速度快、精度高、測(cè)量范圍大，是許多大型精密測(cè)量工程的首選，跟蹤儀組成如圖4所示．使用數(shù)字化對(duì)合以及精加工系統(tǒng)后，將激光跟蹤儀放置在飛機(jī)的兩側(cè)，地面有若干地標(biāo)點(diǎn)(理論值已知)，轉(zhuǎn)站(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換)后分別測(cè)量前、中、后機(jī)身的靶標(biāo)點(diǎn)、交點(diǎn)孔及工藝孑L，得到飛機(jī)各段的姿態(tài)，飛機(jī)測(cè)量點(diǎn)分布如圖5所示。平臺(tái)移動(dòng)模塊根據(jù)對(duì)接部件的位姿信息，驅(qū)動(dòng)平臺(tái)和POG0柱運(yùn)動(dòng)。首先，前機(jī)身與中機(jī)身對(duì)接，驅(qū)動(dòng)前機(jī)身工裝平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到

9、指定位置實(shí)現(xiàn)對(duì)合，接著，后機(jī)身再與前中機(jī)身對(duì)合，驅(qū)動(dòng)后機(jī)身工裝平臺(tái)移動(dòng)到指定位置。對(duì)合時(shí)部件對(duì)接運(yùn)動(dòng)方向垂直于對(duì)接面，從而實(shí)現(xiàn)大部件間無干涉對(duì)接裝配。對(duì)合精加工后，使用激光跟蹤儀搭配T—Probe完成水平測(cè)量點(diǎn)的打制工作。激光跟蹤儀不僅可在飛機(jī)對(duì)合階段使用，在部件裝配過程中，作為檢測(cè)工具，完成測(cè)量裝配型架或零件的誤差、協(xié)助解決裝配過程中的問題等工作。例如：某飛機(jī)中機(jī)身腹板接頭、主起落架護(hù)板接頭在安裝過程中圖1激光槍測(cè)量飛機(jī)壁板間隙圖圖2激光槍測(cè)量鉚釘平面差圖圖3激光槍的組成圖0●跟蹤i《㈤l廠]