任宇航

摘? 要：飛機線束制造技術(shù)是飛機制造技術(shù)中很重要的一部分。隨著現(xiàn)代飛機上系統(tǒng)復(fù)雜度的提高以及大量電子、電氣設(shè)備的引入，飛機上導(dǎo)線束數(shù)量大量增加。以A380為例，其電線總長超過500km，連接器數(shù)量達10000個，所需的生產(chǎn)時間超過10000h。這些線路猶如飛機的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”遍布飛機的各個角落，其設(shè)計、連接制造的復(fù)雜性與各種要求日益提高。

關(guān)鍵詞：飛機線束智能制造? 線束輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)? 線束捆扎設(shè)備? 整機線纜檢測

中圖分類號：V262.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（b）-0004-03

Abstract： Aircraft cable manufacturing technology is an important part of aircraft manufacturing technology. With the increase of system complexity and the introduction of a large number of electronic and electrical equipment in modern aircraft， the number of aircraft harness increases greatly. The A380， for example， has more than 500 kilometers of wires and 10，000 connectors， more than 10，000 hours of production. These lines are like the "central nervous system of the central nervous system"， which is all over the corners of the plane， the complexity and various requirements of its design， connection and manufacturing are increasing.

Key Words： Intelligent manufacturing of aircraft wiring harness; Wiring harness aided process design system; Wire harness strapping equipment; Whole machine cable inspection

飛機線纜關(guān)聯(lián)飛機電氣、航電、火控、操縱等系統(tǒng)，是為飛機各個部件提供動力源、控制信號和數(shù)據(jù)信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。線纜連接的正確性和可靠性在保障整個飛機可靠運行中起著至關(guān)重要的作用[3]。然而，由于受線束生產(chǎn)不規(guī)律、連接器種類繁多、線束長短不一等諸多因素影響，導(dǎo)致國內(nèi)外在線束制造如此重要的工藝過程卻不得不大量采用手工操作。本文針對工藝準備、線束制造和線纜檢測三個階段，在現(xiàn)有生產(chǎn)模式下，通過先進自動化設(shè)備、軟件的應(yīng)用，降低操作人員勞動強度，提高線束生產(chǎn)質(zhì)量和效率，滿足航空線束智能制造需求。

1? 工藝準備階段

由于航空線束生產(chǎn)的特殊性，在工藝準備階段需要工藝人員繪制1∶1的電纜圖版，并制作下料數(shù)據(jù)表、標志數(shù)據(jù)表、標準件數(shù)據(jù)表等8種表格。目前國內(nèi)外先進的線束生產(chǎn)廠家已通過線束輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)協(xié)助工藝人員完成。該系統(tǒng)由航空線束輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)和圖版打印機組成，其中航空線束輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)包括：線束圖紙輔助設(shè)計模塊、物料信息管理模塊、工藝信息管理模塊。

線束圖紙輔助設(shè)計模塊提供對設(shè)計圖紙的查看、編輯、設(shè)計檢查等功能。通過對設(shè)計圖紙的轉(zhuǎn)換與調(diào)整，自動生成電纜1：1工裝圖紙，完成相關(guān)電纜工藝圖紙的設(shè)計工作。主要功能如下。

（1）支持針對電纜設(shè)計數(shù)據(jù)中各類設(shè)計對象的查看、編輯工作。

（2）支持圖形風格顯示控制，使整個圖紙的顯示滿足標準化圖紙要求。

（3）支持電纜分支的拓撲結(jié)構(gòu)調(diào)整，可以將分支與原有分支的節(jié)點斷開，并連接到新的節(jié)點上，進而快速調(diào)整電纜的分支拓撲結(jié)構(gòu)。

（4）支持電纜分支的長度調(diào)整，提供自動化的工程計算功能，自動計算電纜中電線的長度、分支的直徑、線束的重量，可以設(shè)定工程化計算的余量。

（5）提供自動化的工程匹配及優(yōu)化功能，可以自動選擇連接器匹配的接觸件，并優(yōu)化死接頭的位置及兩側(cè)的電線進線方向。

（6）具有圖紙合法性校驗工具，能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙與導(dǎo)線表、物料明細一致性的校驗，并根據(jù)死接頭匹配規(guī)則、焊錫環(huán)匹配規(guī)則、接觸偶匹配規(guī)則、連接器與后附件匹配規(guī)則等進行選用校驗。

（7）能夠?qū)嵰?guī)航空線束制造全生命周期技術(shù)狀態(tài)的智能管控，統(tǒng)計指定架次使用的設(shè)計圖紙、圖版工裝、導(dǎo)線表、物料信息等線束制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2? 線束制造階段

現(xiàn)階段線束制造包含導(dǎo)線下料、布線、捆扎線束、套標識、剝除絕緣層、端接導(dǎo)線、裝配連接器七大步驟，各環(huán)節(jié)之間工作量占比約為：導(dǎo)線下料13%、布線18%、捆扎線束14%、套標識8%、剝除絕緣層12%、端接導(dǎo)線25%、裝配連接器10%。

在導(dǎo)線下料階段，采用導(dǎo)線激光標印機按下料數(shù)據(jù)表信息將導(dǎo)線切成定長導(dǎo)線段，并在線身標印圖紙要求的導(dǎo)線號。目前已有企業(yè)通過將同種規(guī)格、同樣長度的導(dǎo)線分鏃分類，減少導(dǎo)線激光標印機更換導(dǎo)線規(guī)格的時間。但由于航空導(dǎo)線規(guī)格種類繁多并且長短不一，所以提升設(shè)備效率將是提升導(dǎo)線下料效率的唯一解。

目前國內(nèi)外大部分線束生產(chǎn)廠家在布線及捆扎階段的工作均由人工完成，自動化程度較低。現(xiàn)有工作流程是在1：1長度的工裝圖版上，在導(dǎo)線的從區(qū)、到區(qū)以及分叉處安裝銷釘，用來固定導(dǎo)線，再由操作人員按設(shè)計圖紙要求，將導(dǎo)線固定在銷釘上，最后每隔20cm進行捆扎。由于導(dǎo)線根數(shù)多，長度長，并且工作臺寬度較大，導(dǎo)致操作人員長時間伏案工作，工作強度很大。后續(xù)可參考汽車行業(yè)，借助電子線束布線板，取代手工繪制的工裝圖版，減少操作人員繪制及修改圖版的工作量，并且能顯示豐富的生產(chǎn)信息（例如，接線關(guān)系、使用工具等）。在導(dǎo)線捆扎階段可采用線束自動捆扎設(shè)備[4]，減少操作人員工作量。在導(dǎo)線下料及布線階段，國際上先進企業(yè)已率先采用龍門自動布線機，并研發(fā)適用于自動布線機的專用打號機，可實現(xiàn)導(dǎo)線打號布線全程自動化生產(chǎn)。

導(dǎo)線套標識階段是在線束相應(yīng)位置套裝印有字符的熱縮標志管，標識電纜號、成品號、死接頭號及線束號等內(nèi)容，并用熱風機將其加熱固定。目前已有企業(yè)率先探索在熱縮標志管上打印二維碼，并通過專用掃描設(shè)備讀取電纜號、成品號等相關(guān)數(shù)據(jù)，可以有效減少標志管打印字符，提升讀取性。

導(dǎo)線絕緣層剝除采用剝線鉗進行，但受工人操作熟練程度、線芯尺寸偏差、剝線工具選擇、鉗口磨損等情況影響，存在導(dǎo)線線芯損傷、斷裂，嚴重時會導(dǎo)致多根線絲斷裂等安全隱患，若再補加工會造成材料浪費，提高制造成本。而在航天線束制造時，已采用激光剝線機和熱剝鉗剝除導(dǎo)線絕緣層。消除人為差錯對導(dǎo)線端頭質(zhì)量的影響，提高電纜加工質(zhì)量與電纜信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

導(dǎo)線端接是將導(dǎo)線和端子、插銷、死接頭等通過壓接或焊接的方式連接起來。由前面工作量占比可以看出，導(dǎo)線端接階段工作量最大，目前均由操作人員手工完成。導(dǎo)線焊接除了傳統(tǒng)電烙鐵焊接外，也使用自動控溫焊錫鍋進行，但是由于自動控溫焊錫鍋焊接時產(chǎn)生的噪聲及揮發(fā)的氣體影響職工身體健康，所以大部分導(dǎo)線端接仍采取壓接完成，工作強度大。

連接器裝配包括安裝插頭、打保險、漆封等工作?，F(xiàn)階段僅有打保險階段采用保險鉗完成，安裝插頭和漆封均為人工完成。插頭裝配設(shè)備將是這道工序邁入自動化的關(guān)鍵，目前國外已有相關(guān)企業(yè)開展設(shè)備研制應(yīng)用。由于國內(nèi)自動化仍處于追趕階段，所以在此方面尚屬空白。

3? 線纜檢測階段

線束檢測分為地面檢測及機上測試兩部分工作。

地面測試階段是采用測試設(shè)備對線束進行斷路、短路及絕緣性能等方面的故障檢測。過去大部分廠家采用傳統(tǒng)工具，即用三用表、蜂鳴器等進行逐點測試，工作強度大，人為錯誤多。而現(xiàn)在我國部分廠家也逐漸使用線纜測試儀等自動測試設(shè)備對線束進行故障檢測，可大幅提高測試效率及可靠性，克服人工測試缺陷，確保產(chǎn)品安全可靠。

機上測試階段是利用專用的自動測試系統(tǒng)，根據(jù)實際被測試飛機的電纜情況編輯測試程序，通過轉(zhuǎn)接電纜及轉(zhuǎn)接工裝夾具，實現(xiàn)對飛機整機線束、電纜網(wǎng)、成品功能、系統(tǒng)效能的測試及檢查。目前國內(nèi)主流是采用分布式測試單元（箱），通過轉(zhuǎn)接電纜將被測設(shè)備與測試系統(tǒng)相連，完成測試結(jié)果輸出與顯示、提供錯誤報警信息以及操作與維護數(shù)據(jù)庫。但由于現(xiàn)有測試設(shè)備不具備與業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互運行的執(zhí)行終端，執(zhí)行過程數(shù)據(jù)難以產(chǎn)生、捕獲、流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)大量缺失，執(zhí)行狀態(tài)難以動態(tài)、全面掌控，不利于測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢，以及知識工程的開展。目前，國際上通常采用整機測試系統(tǒng)解決此類問題，通過采用集成測試平臺，圍繞飛機各系統(tǒng)功能，實現(xiàn)飛機各系統(tǒng)測試狀態(tài)的快速反饋與管控，并提供實時、準確的被測成品技術(shù)狀態(tài)情況。

參考文獻

[1] 田斌，李青.飛機線束生產(chǎn)計算機輔助工藝設(shè)計技術(shù)研究[J].機械工程師，2011（3）：72-75.

[2] 何勝強.大型飛機數(shù)字化裝配技術(shù)與裝備[M].北京：航空工業(yè)出版社，2013.

[3] 張明，趙伯威.線束自動捆扎設(shè)備研究[J].機械工程與自動化，2017（4）：101-102.

[4] 朱吉滿，徐本柱，凌欣南，等.汽車線束工藝工序及工序關(guān)系自動生成[J].圖學學報，2013（2）：38-46.

[5] 曹志良.基于超聲波壓接技術(shù)在汽車線束生產(chǎn)工藝中的研究[J].科技資訊，2016（18）：54-55.

[6] 黃鑫.虛擬環(huán)境下的線纜布線技術(shù)研究[D].貴陽：貴州大學，2019.

[7] 胡宇威.基于并行搜索策略的三維線纜自動布線技術(shù)研究[D].桂林：桂林電子科技大學，2018.

[8] 宋倩.機電產(chǎn)品線纜三維路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學，2018.