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基于飞机数字化装配技术的研究

题目:基于飞机数字化装配技术的研究

班级:

姓名:张木

学号:2011301279

基于飞机数字化装配技术的研究

摘要:当今世界，航空工业的重要性不言而喻。其中飞机的装配过程是一项复杂的系

统工程，涉及飞机设计、工艺计划、零件生产、部件装配和全机对接总装的全部过程。飞

机数字化装配技术的实施可以缩短生产周期，降低生产成本，相对于传统装配方法有很大

的质量提升。本文简要介绍了现今飞机数字化装备技术的内容，并对数字化装配技术的未

来进行了展望。

关键词:数字化装配技术;飞机设计对装配技术的影响;型架并行设计及柔性设计;自动钻

铆系统;容差分配技术;数字化仿真技术;数字化测量系统。

一、飞机数字化装配技术的发展现状

目前，我国飞机装配基本上还沿用20世纪六七十年代原苏联的传统方法，多采用基

于模拟量传递方式为主的模线一样板一标准工装的(模板、样件、量规)工作方法。这种工

作方法制造周期长、装配协调环节多、协调的工艺技术方法复杂，针对不同装配件采用了

大量复杂的、硬性的、专用的实物标准工装和装配工装，其可变性、可重构性差，无通用

性且成本高。特别地，在大部件(部段间)对接装配时，甚至还是人工的手扶肩扛操作。这

种方式的缺点是:?飞机部件，特别是大型飞机大部件笨重，人工推动困难，效率低;?对接

装配质量不高，手工操作时，对接面上孔销配合精度不高，常造成强行挤压装配，易产生

应力，对疲劳强度影响大;?在对接装配的协调问题上还是原始的模拟量(实物)传递模式，

为了保证对接装配顺利可靠，常常在对接部位设计制造相应的巨大标准工装用于协调，不

仅延长了装配周期和无互换性，而且暴露了模拟量传递方式的多种缺点。

随着我国飞机重大型号工程实施，在融入国际航空产业链、数字化技术广泛深入应用

等方面不断推进，我国的飞机设计与制造技术得到了飞速发展。在装配技术方面，飞机装

配是将零件、组件或部件按照设计和技术要求进行组合、连接形成高一级的装配件或整机

的过程。飞机装配由于产品尺寸大、形状复杂、零件以及连接件数量多，其劳动量占飞机

制造总劳动量的一半左右甚至更多。

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我国的飞机装配技术和组织管理方式，虽然在局部上采用了较先进的技术，如利用激

光跟踪仪或计算机辅助经纬仪技术安装型架，少数采用了自动钻铆技术，简化了装配型架

结构。但与发达国家相比还存在较大差距因此飞机装配技术已成为制约我国飞机制造技术

能力的瓶颈，发展飞机数字化装配技术迫在眉睫。

二、飞机数字化装配技术

飞机数字化装配技术体系涉及飞机设计、零部件制造、数字化自动钻铆系统、数字化

互换协调、数字化先进测量与检测和计算机软件等众多先进技术和装备，是机械、电子、

控制、计算机等多学科交叉融合的高新技术。其体系结构，主要包括飞机数字化装配关键

技术和数字化装配工艺装备两大部分。

飞机数字化装配关键技术主要包括:飞机数字化装配基础技术、应用技术和标准规范;

飞机数字化装配工艺装备主要包括:组件数字化装配系统、部件数字化装配系统和飞

机总装数字化装配生产线。

三、飞机设计对装配技术的影响

在飞机的设计阶段，对飞机空间结构、机构运动和装配工艺以及人机工程进行分析，

确保产品的无干涉和可装配等特性;对局部样机进行系统优化，实现对产品的空间结构优

化、机构运动优化、装配模拟优化以及数字样机的整体优化。飞机数字化装配实施成功的

关键在于将数字化装配的具体需求融入到飞机结构设计中，即面向数字化装配的飞机结构

设计。在结构设计过程中，需要融入与装配相关的关键点:

1、遵循面向数字化装配的飞机设计原则;

2、考虑数字化装配的定位、检测、支撑要求;

3、定义在数字化装配过程中需要的关键特性(如定位点、参考点、测量点等);

4、在主要结构件上建立装配自定位特征、安放光学测量设备的工艺接头;

5、实现面向装配误差的结构设计补偿;

6、实现面向数字化装配过程的飞机数字样机仿真。

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四、自定位与无型架定位的数字化装配技术

4.1飞机结构和装配型架的并行设计

民用飞机的结构尺寸愈来愈大，如目前最大的超大型客机A380，双层客舱，高

24m，长73m，翼展宽80m，标准机型载客550,650人。飞机结构的大型化对设计人员

提出了新的挑战。由于结构尺寸的增大，设计人员需要解决承载和空气动力外形方面