蔡國(guó)慶，高育輝

（中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西 西安 710089）

0 引言

現(xiàn)階段，由于新型飛行器裝配所需時(shí)間較長(zhǎng)，需要投資的成本費(fèi)用也過(guò)高，不利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。這就要求在新飛行器柔性裝配工裝研究過(guò)程中，必須重視新技術(shù)在實(shí)際工作中的運(yùn)用，特別是新技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，必須對(duì)新飛機(jī)制造流程及其生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行合理的管理。唯有如此，可以有效減少新型戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)周期，同時(shí)促進(jìn)航空生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。鑒于此，在航空柔性工藝裝備研發(fā)過(guò)程中，有必要提高柔性裝配工裝技術(shù)的運(yùn)用，同時(shí)不斷完善生產(chǎn)管理模式，可以使得航空生產(chǎn)公司的效益提高。

1 飛機(jī)裝配特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

航空拼裝是將各零部分及組成件按照我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，互相準(zhǔn)確位置、并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)接方法，安裝成機(jī)件及成品裝置的工業(yè)生產(chǎn)流程。受飛機(jī)結(jié)構(gòu)特性和結(jié)構(gòu)剛度等因素影響，在航空組裝中大量使用了鉚合和螺接等機(jī)械連接手段。自20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，電子化信息技術(shù)在國(guó)外航空工業(yè)中廣泛的運(yùn)用，并經(jīng)過(guò)了由電子化信息技術(shù)的單個(gè)使用，到數(shù)字化系統(tǒng)集成使用，再到數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造和企業(yè)全一生同期數(shù)據(jù)信息信息管理的發(fā)展歷史?，F(xiàn)代化航行器工程設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)科技以全面應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字化商品概念、商品信息系統(tǒng)、并行系統(tǒng)工程以及虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)制造科技為重要標(biāo)識(shí)，從本質(zhì)上改變了航行器傳統(tǒng)單一的設(shè)計(jì)制造工業(yè)生產(chǎn)方式，明顯提升了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并獲得了較好的國(guó)際社會(huì)效益。數(shù)字化組裝工藝融合了現(xiàn)代工業(yè)界各領(lǐng)域中最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，如數(shù)字化信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、激光追蹤定位技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，但它已完全不同于傳統(tǒng)的航空組裝工藝。而現(xiàn)代航空數(shù)字化組裝工藝已以自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化和信息化為主要特征，顯著改善了航空組裝品質(zhì)和效果，同時(shí)還增加了航空的疲勞壽命。先進(jìn)工業(yè)科技的迅速發(fā)展促使著飛機(jī)制造工藝技術(shù)出現(xiàn)了本質(zhì)變化，并逐步建立了現(xiàn)代數(shù)字化飛機(jī)制造工藝與技術(shù)系統(tǒng)，所應(yīng)用的新概念和新科技主要表現(xiàn)在現(xiàn)代數(shù)字化的設(shè)計(jì)理念、柔性生產(chǎn)安裝工藝技術(shù)與裝置工藝技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字化聯(lián)接工藝技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字化手動(dòng)聯(lián)接工藝技術(shù)、移動(dòng)控制、現(xiàn)代數(shù)字化的柔性生產(chǎn)安裝線。

2 國(guó)內(nèi)外飛機(jī)裝配技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 飛機(jī)裝配技術(shù)不夠成熟

因?yàn)橹袊?guó)對(duì)飛機(jī)組裝關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)時(shí)間并不長(zhǎng)，而且有些應(yīng)用還沒(méi)有成熟。同時(shí)國(guó)家對(duì)航空組裝技術(shù)的投入也不到位，使得航空組裝技術(shù)的配套不齊全，在一些方面缺少技術(shù)。有些飛行器的組裝生產(chǎn)甚至是手工作業(yè)，嚴(yán)重影響了航空組裝的品質(zhì)和效果，安全和穩(wěn)定性[1]。

2.2 飛機(jī)的制孔質(zhì)量存在問(wèn)題

目前，在中國(guó)的航行器制作企業(yè)最普遍的航行器制作材料都是復(fù)合，盡管復(fù)合的應(yīng)用已經(jīng)讓航行器的總體參數(shù)獲得了很大的改善，不過(guò)，也因?yàn)閺?fù)合自身存在問(wèn)題，其在實(shí)際應(yīng)用流程中卻極其易于產(chǎn)生制孔質(zhì)量的問(wèn)題。其中主要表現(xiàn)如下：①由于部分航行器制作企業(yè)在實(shí)際的制孔作業(yè)中，還是采用了傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的機(jī)械制孔方法，因此這些方法在實(shí)際應(yīng)用流程中很易產(chǎn)生孔徑橢圓和復(fù)材分層等各類問(wèn)題，從而極大下降了航行器制作專業(yè)的質(zhì)量。②由于手動(dòng)制孔方法對(duì)工作人員的專業(yè)知識(shí)水準(zhǔn)和技術(shù)力量也存在著高度的要求，否則將會(huì)增加在制孔工作過(guò)程中發(fā)生故障的概率，并最后直接影響制孔管理工作的效果[2]。由于部門承擔(dān)飛機(jī)制造與安裝的人員的能力尚有待進(jìn)一步提高，這正是直接影響中國(guó)航空制孔產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因。

2.3 大尺寸框梁骨架的裝配精度不高

隨著中國(guó)航空事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，國(guó)家也對(duì)中國(guó)航空制造過(guò)程的效率與品質(zhì)提出了更高要求，從而使飛機(jī)的骨架與零件生產(chǎn)逐步朝著規(guī)?；较虬l(fā)展。而飛機(jī)骨架零部件的大型化又使得在零部件生產(chǎn)過(guò)程和組裝過(guò)程中很易發(fā)生變形情況，如果是無(wú)法采取相應(yīng)的檢驗(yàn)措施和控制措施將很難提高飛行器組裝的實(shí)際精確度。就目前狀況而言，由于很多飛行器制造商在進(jìn)行組裝過(guò)程中并不掌握科學(xué)合理的檢驗(yàn)措施和控制措施，往往在檢驗(yàn)和操控流程中出現(xiàn)很大的問(wèn)題和疏漏，以至于飛行器組裝手段無(wú)法適應(yīng)于飛行器設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)。

3 現(xiàn)狀的解決策略及措施

3.1 注重國(guó)際合作

根據(jù)社會(huì)大環(huán)境來(lái)看，國(guó)際化合作已是大趨勢(shì)，可根據(jù)合作內(nèi)容，并開(kāi)展多種形式的工作。然而經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)實(shí)行國(guó)際合作的模式還不是非常多，所以相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí)并吸取其他先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)，結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)來(lái)完成創(chuàng)新。在工作的過(guò)程當(dāng)中，還可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)和部署數(shù)字化技術(shù)的計(jì)劃和實(shí)施，用較短的時(shí)間突破飛機(jī)在裝配方面的技術(shù)瓶頸，縮短關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)時(shí)間。

3.2 柔性裝配工裝的仿真試驗(yàn)技術(shù)

眾所周知，由于在飛行器柔性的工裝結(jié)構(gòu)配置時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)往往較為繁雜，并且數(shù)量龐大，致使工程技術(shù)人員在裝配工裝所需的時(shí)間較多，也非常容易發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，這就要求工程科技人員必須對(duì)工裝仿真測(cè)試技能的運(yùn)用引起充分的重視，才能保證飛行器工裝裝配工作迅速進(jìn)行。一般情況下，在飛行器設(shè)計(jì)完成以后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)中的重要零件進(jìn)行模擬分析，重點(diǎn)針對(duì)機(jī)械構(gòu)件的強(qiáng)度、剛性等，但與此同時(shí)，也要求科技人員對(duì)操縱平臺(tái)及其操控工具的機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況的分析引起足夠的重視，由此可見(jiàn)，如果模擬檢測(cè)工作煩瑣，采取了相應(yīng)對(duì)策后，將操作工作加以了合理的簡(jiǎn)化，就可以保證模擬檢測(cè)工作迅速進(jìn)行。所謂仿真測(cè)試，重點(diǎn)就是通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)信息技術(shù)構(gòu)建了柔性裝配工裝仿真的過(guò)程，同時(shí)對(duì)各環(huán)節(jié)使用要領(lǐng)進(jìn)行了明確，從而保證實(shí)際裝配工裝順序的準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)字化裝配定位技術(shù)

數(shù)字化安裝位置信息技術(shù)一般包含了柔性位置信息技術(shù)、特征位置信息技術(shù)和數(shù)值檢測(cè)位置信息技術(shù)：①柔性位置信息技術(shù)能夠運(yùn)用柔性裝飾件使不同商品的位置要求得以實(shí)現(xiàn)，使飛機(jī)組裝的總體品質(zhì)獲得了有效保證。②特征位置工藝技術(shù)是運(yùn)用數(shù)控工藝技術(shù)中的安裝孔工程設(shè)計(jì)和配合面、工序特性、工藝孔產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其數(shù)字化位置等方法進(jìn)行各種零部件的相互位置，使飛行器組裝時(shí)具備更高的質(zhì)量和一致性。③數(shù)值檢測(cè)位置工藝技術(shù)則是運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字化檢測(cè)裝置和相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行工作，按照飛行器產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的位置條件和構(gòu)造特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精密位置。

3.4 數(shù)字化裝配檢測(cè)技術(shù)

由于當(dāng)前飛機(jī)制造的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)技術(shù)手段已無(wú)法適應(yīng)于飛機(jī)制造的精度要求和高效需求，而先進(jìn)裝配檢驗(yàn)技術(shù)手段不僅能夠有效提高檢驗(yàn)效果和檢查品質(zhì)，而且所有復(fù)雜零部件、超大型零件中的設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和組裝階段均可以提供非常好的檢驗(yàn)效果，從而逐步建立統(tǒng)一的檢驗(yàn)流程[3]。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)先進(jìn)組裝測(cè)試技術(shù)手段的有效運(yùn)用，還應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地引進(jìn)激光跟蹤儀、激光掃描儀、鐳射雷達(dá)、IGPS和三維空間位置測(cè)定機(jī)等各類現(xiàn)代先進(jìn)測(cè)試設(shè)備，并利用先進(jìn)電子計(jì)算機(jī)信息建立測(cè)試分析管理系統(tǒng)和配套測(cè)試計(jì)劃管理系統(tǒng)，以便于有效地實(shí)現(xiàn)先進(jìn)組裝測(cè)試的工作目標(biāo)。

3.5 自動(dòng)化精確制孔技術(shù)

航空器在組裝過(guò)程中，還必須使用自動(dòng)精密制孔技術(shù)，以便完成機(jī)械間的銜接，并緊固航空器的整個(gè)裝置。由于現(xiàn)階段在航空器制孔工作中，一般情況下都使用的是人工制孔方式，因此這種制孔方法的精細(xì)程度尚有待于進(jìn)一步提高。此外，由于人工制孔方法在實(shí)踐過(guò)程時(shí)，所要求的組裝時(shí)間也較長(zhǎng)，從而降低了飛機(jī)制造與組裝的效率，并影響其他產(chǎn)品組裝工作的開(kāi)展。所以，通過(guò)使用自動(dòng)化精密制孔技術(shù)，就能夠在較大程度上改善航空產(chǎn)品制孔的精度，從而提高制孔工作效率。同時(shí)，通過(guò)使用自動(dòng)化精密制孔技術(shù)還能夠節(jié)省生產(chǎn)成本，從而提高了公司的經(jīng)營(yíng)效益。

3.6 提高噴涂工作的效率和質(zhì)量

如今，由于工業(yè)機(jī)器人科技的蓬勃發(fā)展，在中國(guó)汽車制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)中已經(jīng)開(kāi)始有規(guī)模的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人開(kāi)展噴漆工作。而噴涂工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不但在汽車行業(yè)當(dāng)中獲得了充分運(yùn)用，同時(shí)在航天發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)當(dāng)中也獲得了應(yīng)用。因此通過(guò)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)開(kāi)展噴漆工作也具有相當(dāng)多的好處，比如能夠有效降低噴腔的使用率、擴(kuò)大了噴漆的可作業(yè)范圍、提高了噴漆工作的靈活度，以及可以減少了資源浪費(fèi)的狀況出現(xiàn)等等。以發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)為例，在美國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)當(dāng)中部分飛機(jī)的機(jī)型由于尺寸很大，所以噴漆起來(lái)也相當(dāng)困難[4]。為此國(guó)家使用了大規(guī)模的噴漆自動(dòng)化機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行噴漆管理工作，該控制系統(tǒng)主要由四只噴漆自動(dòng)化機(jī)器人所構(gòu)成，同時(shí)每個(gè)的自動(dòng)化機(jī)器人都能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)作業(yè)，通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)使噴涂精度達(dá)到了百萬(wàn)分之一。

3.7 挖掘自身潛力，建立人才激勵(lì)制度

當(dāng)前，人員應(yīng)當(dāng)清楚意識(shí)到要想在當(dāng)前背景下?lián)碛幸欢ǖ牡匚?，那么就必須要保證人才的專業(yè)能力與水平。在此種情況下，管理人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)前情況制定更加具有針對(duì)性的人才培養(yǎng)計(jì)劃，學(xué)習(xí)當(dāng)前較為先進(jìn)的飛機(jī)組裝技術(shù)，從而確保我們國(guó)家飛機(jī)裝配行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在具體實(shí)踐的過(guò)程當(dāng)中，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)以國(guó)際合作為牽引，充分了解當(dāng)前背景并建立健全人才激勵(lì)制度。定期針對(duì)培訓(xùn)的內(nèi)容進(jìn)行考核，對(duì)于考核成績(jī)較好的人員應(yīng)當(dāng)給予獎(jiǎng)勵(lì)而對(duì)于考核成績(jī)較差的人員進(jìn)行批評(píng)，保證賞罰分明來(lái)激勵(lì)人才學(xué)習(xí)的積極性。

4 技術(shù)前景及應(yīng)用

4.1 柔性裝配工裝仿真測(cè)試技術(shù)的研究應(yīng)用前景

數(shù)字化柔性安裝作業(yè)也是整個(gè)環(huán)節(jié)中較為關(guān)鍵的一步，通過(guò)企業(yè)對(duì)該技術(shù)的有效運(yùn)用能夠提高企業(yè)整體安裝作業(yè)的效率程度，同時(shí)對(duì)提升作業(yè)的質(zhì)量來(lái)說(shuō)也有一定的促進(jìn)意義。此外，對(duì)該技術(shù)的合理運(yùn)用也能夠減少企業(yè)在此方面的成本投資，同時(shí)對(duì)于公司效益的提高而言也有很大的作用，所以在企業(yè)今后的飛機(jī)制造的工作中，對(duì)該技術(shù)合理的運(yùn)用也必將是該領(lǐng)域日后的發(fā)展趨勢(shì)。隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的工作品質(zhì)需求也愈來(lái)愈高，就飛機(jī)組裝工作的發(fā)展水平來(lái)講也不例外，要想更好適應(yīng)多元化的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，就必須加強(qiáng)對(duì)各種技術(shù)的合理運(yùn)用來(lái)提高飛機(jī)組裝工作品質(zhì)和水平，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)整體工作效率比的提高[5]。此外，目前的飛機(jī)信息化水平也在日益提高，在飛機(jī)組裝工作中，通過(guò)合理運(yùn)用各種技術(shù)就能夠達(dá)到，該飛機(jī)制造工作的高度自動(dòng)化，也促使了技術(shù)向高度電子化等各領(lǐng)域發(fā)展，同時(shí)，隨著該技術(shù)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了飛機(jī)整個(gè)組裝工作的資源占有面積減少，對(duì)于提高飛機(jī)資源使用率來(lái)說(shuō)具有一定的幫助效果。

4.2 數(shù)字化裝配工程應(yīng)用情況

中航工業(yè)成都飛機(jī)公司緊緊瞄準(zhǔn)了海外發(fā)達(dá)區(qū)域在飛機(jī)制造工藝流程中現(xiàn)代數(shù)字化組裝制造工藝科技的新發(fā)展趨勢(shì)，并根據(jù)中國(guó)當(dāng)前國(guó)情和企業(yè)新的未來(lái)發(fā)展計(jì)劃，在“實(shí)施自主創(chuàng)新、提高核心技術(shù)和管理工作技術(shù)能力”總體設(shè)計(jì)工作目標(biāo)的指導(dǎo)下，在現(xiàn)代數(shù)字化組裝應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)展了主動(dòng)并卓有成果的研究，根據(jù)全方位完成組裝制造工藝、精密位置、制孔、工件對(duì)合與精機(jī)械加工及其測(cè)量監(jiān)視、業(yè)務(wù)流程管理工作的數(shù)字化來(lái)建設(shè)現(xiàn)代數(shù)字化組裝工廠和形成完善的現(xiàn)代數(shù)字化組裝管理體系，對(duì)現(xiàn)代數(shù)字化組裝控制系統(tǒng)具體給出了三項(xiàng)根據(jù)的工藝科技要求，即：根據(jù)組裝工藝流程以確保產(chǎn)品工序延續(xù)性，根據(jù)測(cè)量設(shè)備的數(shù)量協(xié)調(diào)、傳輸和管理工作以確保產(chǎn)品環(huán)節(jié)的閉環(huán)性，根據(jù)數(shù)模驅(qū)動(dòng)設(shè)備以確保生產(chǎn)依據(jù)的一致性和作業(yè)的方便，最后采用開(kāi)放式伺服移動(dòng)安裝定位平臺(tái)+數(shù)控五坐標(biāo)式多作業(yè)單位移動(dòng)龍門制孔機(jī)器的組合型式，分別裝備了位置管理系統(tǒng)和制孔設(shè)備，完成了機(jī)器人工作業(yè)和設(shè)備自動(dòng)作業(yè)之間的解耦。

5 結(jié)語(yǔ)

飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)、仿真技術(shù)、數(shù)字化制造管理技術(shù)已在廣泛的應(yīng)用，也是產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)必需環(huán)節(jié)。在新時(shí)期的背景下，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)傳統(tǒng)飛機(jī)裝配技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，將生產(chǎn)效率與質(zhì)量提升上來(lái)，促進(jìn)我國(guó)內(nèi)部相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在這方面的研究、應(yīng)用較國(guó)外先進(jìn)廠家還有一定的差距，所以應(yīng)當(dāng)使用數(shù)字化技術(shù)對(duì)飛機(jī)裝配生產(chǎn)線進(jìn)行創(chuàng)新[1]。