淺談數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配中的應(yīng)用

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1、二盟業(yè)啞淺談數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配中的應(yīng)用DevelopmentofDigitalMeasurementTechnologyBasedonAircraftAssembly中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司郭洪杰中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司飛機裝配專業(yè)技術(shù)專家．主要研究領(lǐng)域為虛擬裝配仿真與無圖制造技術(shù)．?dāng)?shù)字化柔性裝配技術(shù)。擁有3項國家專利．現(xiàn)場可視化裝配技術(shù)研究成果獲得國防科技進步獎二等獎。航空武器裝備多品種、，J、批量和低成本快速研制的需求推動r測量設(shè)備在輔助加工、制造和裝配中的高度集成。以波音、空客為代表的國外先進飛機裝配生產(chǎn)線巾，數(shù)

2、字化測量技術(shù)的應(yīng)用已由關(guān)鍵零部件的離線26航空制造技術(shù)·2011年第2l期隨著我國新一代飛機的設(shè)計制造不斷向數(shù)字化進程邁進，以二維圖樣和模擬量手段檢驗產(chǎn)品質(zhì)量的模式已無法適應(yīng)新一代飛機的技術(shù)發(fā)展。零件的數(shù)控加工、精準成形和飛機快速自動化裝配對數(shù)字化測量技術(shù)的需求越來越迫切；測量技術(shù)已成為飛機快速研制的瓶頸。嚴重制約了飛機裝配技術(shù)的進步?；谀Ｐ秃腿S標注的面向裝配的數(shù)字化測量技術(shù)已成為未來飛機檢測裝配的發(fā)展方向和主體模式。檢測發(fā)展到貫穿于制造和裝配的檢測過程控制和故障維護等全過程的在線自動化測量，測量依據(jù)也由二維圖樣發(fā)展為i維CAD模型I]-31。

3、而國內(nèi)飛機裝配中的數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)_I{j僅限于激光定位與測量技術(shù)在裝配T裝安裝、調(diào)整中的初步工程化應(yīng)用，在輔助飛機協(xié)調(diào)裝配和過程控制方面還是空白，僅在近一兩年對產(chǎn)一鋪外形測量有些零星的技術(shù)探索。目前，國內(nèi)飛機裝配過程中的組部件裝配定位和檢測還是以大型專用T裝定位器、卡板和樣板等模擬量手段為主；大部件對接過程以及整機裝配后的產(chǎn)品外形檢測缺乏有效方法；裝配中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)問題原因分析困難，沒有詳實的測量分析數(shù)據(jù)為依據(jù)，預(yù)防問題也無從談起。隨著我國新一代飛機的設(shè)計制造不斷向數(shù)字化進程邁進，以二維圖樣和模擬量手段檢驗產(chǎn)品質(zhì)量的模式已無法適應(yīng)新一代飛機的技術(shù)發(fā)

4、展。零件的數(shù)控加工、精準成形和飛機快速自動化裝配對數(shù)字化測量技術(shù)的需求越來越迫切；測量技術(shù)已成為飛機快速研制的瓶頸，嚴重制約了飛機裝配技術(shù)的進步?；谀Ｐ秃腿S標注的面向裝配的數(shù)字化測量技術(shù)已成為未來飛機檢測裝配的發(fā)展方向和主體模式?！焕矄《l(wèi)數(shù)字化測量技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配技術(shù)發(fā)展歷程中有至關(guān)重要的作用，沒有有效的測量手段就不可能實現(xiàn)自動化裝配。數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展與飛機裝配技術(shù)的進步是相輔相成的。下面從飛機裝配過程中的數(shù)字化協(xié)調(diào)、關(guān)鍵零件質(zhì)量控制、部件裝配、總裝對接和移動生產(chǎn)線等幾個主要環(huán)節(jié)的工程應(yīng)用說明測量技術(shù)的現(xiàn)狀

5、和發(fā)展趨勢。1基于精密測量的數(shù)字化協(xié)調(diào)技術(shù)現(xiàn)代飛機裝配技術(shù)進步的主要特征之一就是數(shù)字量協(xié)調(diào)取代了模擬量協(xié)調(diào)}”，所謂數(shù)字量協(xié)調(diào)就是以數(shù)字量的方式對產(chǎn)品、工裝在統(tǒng)一基準下進行精確描述，并采用高精度的數(shù)字化加工與測量設(shè)備將這些數(shù)字量物化為模擬量，最終傳遞到實物上，實現(xiàn)工裝之間、工裝與產(chǎn)品之間以及產(chǎn)品之間的互換協(xié)調(diào)性。在數(shù)字化標工協(xié)調(diào)法中，用數(shù)字化光學(xué)測量系統(tǒng)(如激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀、室內(nèi)GPS等)對裝配工藝裝備進行安裝檢驗，通過測量工裝骨架上的光學(xué)工具球孔位置，并與工裝數(shù)模中的光學(xué)工具球孔理論坐標值擬合后。在測量軟件系統(tǒng)中建立起工裝的設(shè)計坐標系””。

6、所有其他工裝定位器的安裝都采用光學(xué)測量系統(tǒng)在此設(shè)計坐標系中進行，使得裝配完成的工裝符合設(shè)計時的定位功能與協(xié)調(diào)要求，并使最終裝配完成的飛機產(chǎn)品滿足設(shè)計時的互換協(xié)調(diào)要求。在數(shù)字化測量技術(shù)和加工手段沒有達到飛機裝配要求的高精度水平以前，裝配質(zhì)量只能依賴大量復(fù)雜的專用工裝來保證。飛機各部件的協(xié)調(diào)和裝配工裝的制造要按模線、樣板、標準樣件等模擬量來保證；工裝的安裝和校驗要經(jīng)過上樣件、調(diào)標工、安裝、檢測和維修定位器；下樣件的過程傳遞環(huán)節(jié)長、誤差大，裝配圈1空客不來梅工廠機翼裝配工裝的檢謝效率和產(chǎn)品質(zhì)量很難達到較高水平。因此，一種新機型的研制周期要長達5年或10年

7、以上(制造標準工裝的周期通常在1-2年或更長)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用和測量技術(shù)的發(fā)展簡化了工裝的安裝和校驗的過程，取消了標準樣件，并大幅度縮短了工裝制造周期，降低了研制成本。早在十幾年前激光跟蹤儀在國外飛機裝配工裝的制造和安裝中已廣泛使用，圖l所示為空客不來梅工廠機翼裝配工裝的檢測實例。圖2為利用激光跟蹤儀LeicaT—Mac引導(dǎo)柔性夾具定位的工程應(yīng)用實例。渡音公司在研制裝配787客機的過程中．采用了全新的基于模型定義(ModelBasedDefinition，MBD)的技術(shù)，取消了全尺寸實物樣機．二維圖樣不再是設(shè)計制造過程中所必需的文件，三維模型替代

8、二維圖樣作為產(chǎn)品制造和檢驗的唯一依據(jù)。質(zhì)量控制工程師在產(chǎn)品并行設(shè)計時根據(jù)裝配工藝規(guī)劃制定產(chǎn)品檢測規(guī)劃方案，零件設(shè)計時預(yù)先定