[科技]第七章飞机装配新技术.ppt

1/49,7.1飞机新型自动化装配技术,飞机装配过程是各大飞机制造公司在实现缩短生产周期、降低成本的目标中作为重点关注的问题。现代飞机装配中，低成本飞机制造的最大障碍是劳动密集且耗时耗力的装配工作，目前解决的办法主要有:采用现代工程设计方法(柔性化工装、模块化装配、高度集成的数字化航电系统等)采用数字化模拟装配技术采用大型整体零件(采用摩擦焊、高速加工、复合材料构件等),2/49,采用在线数字化测量、定位及监控建造移动装配生产线波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先利用共用孔定位减少工装，之后广泛采用了自动化装配站，实现柔性化装配，最终形成移动生产线，使飞机装配技术发生了革命性的变化。这些技术先后在波音717、757、f/a-22、f-35及a380生产过程中得到应用，对这些项目的成本和进度目标的改善起到了积极的作用。,7.1飞机新型自动化装配技术,3/49,pogo柱驱动翼身对接,美国、欧洲、俄罗斯等发达国家的飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到自动化装配的发展历程。近年来，随着激光测量技术、计算机控制技术、机器人技术、计算机网络和应用集成技术的飞速发展，将飞机装配技术推向了一个新的高度。美国国防部将在20年里支出2760亿美元，计划像生产汽车那样通过轨道运输系统作为传送带，将巨大的装配厂房改建成装配流水线,按照汽车工业界的方式生产f35飞机。,pogo柱驱动机翼对接,国内外现状分析,4/49,波音公司1999年建成移动生产线，该生产线以每分钟2英寸的稳定速度将飞机从一个装配组移动到下一个装配组，波音737的总装时间由原来的22天减少到现在的11天，生产周期缩短50，产品存货降低50，储备存货降低59。,5/49,f-22装配生产线经过改造,从2003年制造11架上升到2004年19架，2007年增加到最大数量32架。2004年的生产量相当于每9.6天就可以生产一架，一架飞机出厂，所有站位上的飞机就会向前移动一个站位。在理想情况下，整个生产线上的每个站位10天就会移动一次。,6/49,波音飞机装配移动生产线的应用飞机装配移动生产线的概念是由位于加利福尼亚长滩生产波音717的波音分部最先提出的。波音生产部门最初想象的移动装配生产线为:7架飞机在牵引力作用下利用各自的起落架轮沿着一条直线通过厂房，每架飞机及各自的保障设备和工作站由一个动力车牵引前进。,7.3新型飞机自动化装配技术,7/49,飞机总装移动生产线其实质是丰田生产方式精益生产理论在飞机制造业的应用，即生产线上的飞机从一个工作站缓慢移动到下一个，在整个装配过程中，飞机始终以平稳的速度移动，故形象地称之为移动生产线。一般来说，移动生产线具有如下优势：(1)移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大工具。由于移动生产线能够使生产中的问题可见，并且产生紧迫感，因而能够从根本上解决生产质量和效率问题；(2)减少工作过程中使用的部件的库存(3)节省装配空间，保证交货进度(快速响应需求)。,8/49,如b737在1999年建成移动生产线后，总装时间由原来的的22天减少到11天，工作流程产品存货降低50，储备存货降低59，该生产线以每分钟2英寸(508mm)的稳定速度前行，最终将飞机装配时间减少到8天。目前，b717、b737、b747、b757、b767和b777飞机已全部采用了这一先进的制造技术，并在提高产品质量、降低成本的同时，缩短向客户交付飞机的时间。波音公司的总装移动生产线具有如下的特点：(1)一条连续移动的总装生产线将飞机从一个总装小组缓慢地移至另一个总装小组；(2)在整个装配过程中，飞机始终以平稳的速度移动，便于工人们准确地把握制造流程，(3)生产线的速度是根据客户的需求来确定的；(4)部件、工具和设备放在生产线的旁边，方便员工能够在需要的地点和时间得到所需要的一切；(5)在移动生产线的附近有支援小组为飞机连续移动提供支持，(6)飞机由带导向的牵引车拉动向前移动。,9/49,2006年11月，经过3年的研究，位于西雅图北部的波音公司宽体客机总部埃弗雷特工厂的大型双发b777客机的复杂移动装配生产线已经开始运转。该移动装配生产线的建设分阶段进行。第一阶段，生产线以每分钟16英寸(41mm)前进，而且只有经过机体连接完成和起落架安装后才进入移动装配生产线。因此，移动装配生产线主要是进行系统安装，不进行主要结构件的对接。第二阶段，到2008年完成移动装配生产线，包括系统安装、最后的机体连接和总装。波音公司777项目经理认为，移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大的工具，由于能够使问题容易发现并督促快速解决发生问题的根本原因，所以效率得到极大提高，重要的是生产线是移动的。波音777机长242英尺(7376m)，翼展213英尺(649m)。该机在生产线上移动是通过连接在前起落架的一条绳索前进的。该绳索带有可导向的光学传感器，能够使飞机沿着地板上的白线前行。,10/49,洛克希德马丁公司的f-35采用连续移动装配线生产，f-35装配线上有120名工人，每架飞机在装配线上将以1.22mh的速度前移。采用移动生产线不仅可以提高生产率，节省装配空间，而且在整个项目寿命期内估计将节省3亿美元。,11/49,根据这种想法，波音工装部门很快发现没有足够动力的自动导向车能够拖动飞机及其保障设备，而且即使有这种动力车，还需要定制，不仅要确定其安全性、可靠性并需要大量的配件，这样，生产准备时间将更长，费用更高。,7.3新型飞机自动化装配技术-波音飞机装配移动生产线的应用,12/49,这种方案的另一缺点是很难保证飞机在运行过程中的精密定位。在装配过程中，精密定位是关键。飞机在装配过程中重量不断增加而且重心也在变化，717飞机仅靠其起落架轮前行不能确保飞机在导引线的牵引下直线前进。,7.3新型飞机自动化装配技术-波音飞机装配移动生产线的应用,13/49,为了解决这些问题，波音公司对许多麦道和波音公司以前的装配理念(如移动工装、移动机架及轮车等)进行了研究。1999年8月，波音公司开始研究洗车概念:把飞机放在移动的轮车生产线上，同时地板上的一个传送链移动轮车，带动飞机在装配生产过程中移动，从而取消了动力车，代之以飞机移动系统。,7.3新型飞机自动化装配技术-波音飞机装配移动生产线的应用,14/49,每架飞机的前、中、后工作台均带有工装。波音公司还对工作台设备进行了改进，使它能够随着飞机沿生产线滚动。一台专门的计算机对飞机是否在装配线上进行远程控制，装配过程中利用载荷显示仪监控飞机重量，由转速器监控飞机移动的速度，所有这些信息通过射频信号实时传送到波音企业内部网上。这样，飞机从一个装配站移动到另一个装配站只需1h。链式运输能同时移动7架飞机，并能够使飞机之间保持等距和同样的高度。另外，由于传送链在地板上，因此能够利用地下总线供应恒流电源并提供防火监控管理。,7.3新型飞机自动化装配技术-波音飞机装配移动生产线的应用,15/49,目前，波音公司已经在连续移动生产线上建造了波音717、新一代波音737和波音757等单通道飞机。这种创新的制造技术使得民用飞机的制造方法发生了革命性的变化，提高了生产效率和产品质量，缩短了飞机交付的时间。,7.3新型飞机自动化装配技术-波音飞机装配移动生产线的应用,16/49,f/a-22飞机先进装配技术f/a-22飞机的装配技术在整体装配理念上突破不大，但采用了许多实用、成熟的装配方法，并且在装配设计和装配过程中大量应用了数字化技术，从而大幅降低成本。f/a-22装配与前述移动装配线不同，分为前机身、中机身、后机身和机翼分别进行，而且还有专用的装配厂，如机器人喷涂、精密钻削中心及相应的测试厂。,7.4新型飞机自动化装配技术,17/49,f/a-22装配过程中使用了两个计算机系统。一个是动态装配进度系统（dass），系统能够模拟工作日运行并且确定工作顺序，确定哪天做什么工作;另一个是制造装配跟踪系统（mats），该系统允许个别工人申请某天的工作任务，系统提供指令来实施它。,7.4新型飞机自动化装配技术-f/a-22飞机先进装配技术,18/49,中机身是f/a-22装配过程中最大、最复杂的部件，几乎所有系统都会通过这部分，包括液压、电子、环控和辅助动力系统以及燃油箱。另外，还有个燃油箱、个内置武器舱、20mm火炮和辅助动力装置。,7.4新型飞机自动化装配技术-f/a-22飞机先进装配技术,19/49,中机身装配的主要特点是采用模块化装配方法。中机身与其他部件对接前，中机身的个模块同时装配大大提高了效率。为了安装中机身上容差配合要求高的零件，f/a-22上使用了一种独特的装配方法，每个模块垂直放置，这样，钻孔和安装紧固件都更加方便。,7.4新型飞机自动化装配技术-f/a-22飞机先进装配技术,20/49,另外，利用小型升降平台，工人能方便地进入复杂结构内部安装紧固件。个模块安装完毕后翻转为水平位置进行对接，形成完整结构。这种方法能够最大限度地进入结构内部并使所需工装数量最小化，不仅减少人力，同时还可以节省时间和成本。,7.4新型飞机自动化装配技术-f/a-22飞机先进装配技术,21/49,正如f/a-22整机一样，中机身开发是在集成产品小组环境中进行的。小组成员包括各个技术领域成员，这种工作方法减少了设计更改和零件报废。f/a-22中机身装配时间随着架数增多还在不断减少，如第10架飞机的装配时间与第9架相比提高4%，与第6架相比提高26%。,7.4新型飞机自动化装配技术-f/a-22飞机先进装配技术,22/49,f-35飞机装配新方法f-35飞机装配与f/a-22飞机相比有了许多创新，在使用了先进的精益制造和最成熟的装配技术、应用实体模型、虚拟原型工装、自校准组合夹具和结构、激光导向光学工具的基础上，对f/a-22所使用的传送系统及工作台进行了进一步创新。从f-35装配的整个过程来看，其装配生产线自动化程度高、工装少并且设定了新的装配精度标准。f-35战斗机采用一批迄今为止最先进的机床用于f-35的装配线。这些机床的效率、准确度有助于f-35实现经济可承受性、质量和进度目标。,7.5新型飞机自动化装配技术,23/49,此外，其装配特点还包括:(1)采用柔性装配方法。从联合攻击战斗机(jsf)的开发设计阶段要求来看，通用性制造技术越来越受到人们的关注，推动了柔性制造技术的迅速发展。美国国防部明确提出jsf的个型别不仅要在同一生产线上生产，而且各种型别的零件、系统和设备的通用性应在80%以上。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,24/49,在jsf设计方案阶段,充分考虑了制造及维修过程中的通用性。其中在f-35上使用的高速加工技术，不仅能够生产更轻、更大的零件，简化装配工作，而且还是保证3个型别通用的关键制造技术之一。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,25/49,高速加工对于夹具精度的要求不再严格，可以用一种毛坯生产出不同的零件，只要在一台加工机器和相同的材料清单上修改计算机文件，调整好正确的加工指令就可以了，从而达到规模效益。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,26/49,如类似机身隔框的零件就可以在同一车间生产，夹具的定位方法及装配顺序都相同，很容易实现通用化制造。为了达到经济可承受和质量目标要求，f-35的种机型的共同设计特点使之可以在一条装配线上进行装配，采用模块组合柔性加工设备降低成本30%。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,27/49,(2)采用创新的自动化运输工具。f-35的工夹具高度自动化，使单位成本和装配时间达到最少。生产过程中使用自动化装置控制机身和机翼装配工作。其中包括电池驱动的6个自动化导向小车（agv）往返于加工前机身和机翼部件的各种自动化机床之间执行钻孔、铣削和蒙皮对接操作。agv能够操作的装配重量达15900kg。另外，agv还负责将机翼结构安装在一台专用卧式铣床上进行加工，加工完成后，agv再把机翼结构移动到下一制造工序。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,28/49,(3)大部件对接自动化。通过使用leicaltd500激光定位系统配合液压校平系统，使f-35大部件的对接时间大大减少。在装配机翼承载盒时，用激光器将机翼承载盒与前机身对齐，液压校平系统收到校平器的数据后对零件精密定位以便自动连接。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,29/49,(3)大部件对接自动化。第一次试装仅用了17min，将机翼承载盒与前机身两大部件栓接在一起仅用20个钛合金螺栓。该测量设备每秒可以完成1000次测量，而且可以测量70m直径的体积。该激光系统还可以根据cad模型建立、测量、检查装配安装的详细资料。制造工程师负责搜集和分析由该测量系统汇集的数据。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,30/49,(3)大部件对接自动化。与f-16和其他飞机的对接装配系统相比，jsf的对接技术是一个飞跃。目前，f-16的前机身与中机身的对接装配需要810天。jsf飞机采用同样的对接连接设计、外加激光跟踪仪和创新的千斤顶系统有望将对接装配的周期缩短到约20h。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,31/49,(3)大部件对接自动化。另外，f-16和f/a-22采用高架单轨移动大型部件和整机，而f-35不用高架单轨。采用单轨移动部件和飞机时为了安全起见要求人员避开路径，而且要停止生产。f-35采用滚子手推车移动部件或飞机，可以避免这些问题，这一进步为f-35生产向移动装配生产线过渡创造了条件。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,32/49,(4)一体化零件减少装配工装和零件数目。f-35装配中最为关键的是比现有飞机减少了零件数量，例如f-35前机身有240个零件(除去配线和导管），而f/a-22前机身则有1130个零件。另外，减少紧固件数量是f-35的另一大特点，f-35前机身装配将需要12000多个紧固件，而f/a-22前机身则有超过28000个的紧固件。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,33/49,(4)一体化零件减少装配工装和零件数目。再比如，f-35进气道机身一体化结构件，是将进气道与机身内部安装边胶接在一起，其固化的整体结构没有紧固件，它是将上百个零件和上千个紧固件用一个复合材料整体结构来代替，不仅减轻了重量而且减少了大量潜在的雷达波反射体。为了加快零部件生产，把几个零件采用高速加工技术制成一个整体件以减少装配时间和紧固件的数量。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,34/49,(5)计划采用移动装配生产线。采用连续移动装配生产可以提高生产率，节省装配空间，在整个项目寿命期内估计将节省3亿美元。f-35装配线上将有120名工人，每架飞机在装配线上将以1.22m/h的速度前移。大多数的喷漆和雷达吸波涂料将由机器人完成，只有一小部分由人工完成。,7.5新型飞机自动化装配技术-f-35飞机装配新方法,35/49,a380大部件装配新技术a380的装配线上有以下几个特色的装配单元:(1)翼肋装配单元。这是一套用于对加载的翼肋进行定位及装配的自动化存储系统、设备和nc钻孔系统。该翼肋带有转动配件和作动器，从存储管理到钻孔作业的整个过程是自动化的。,7.6新型飞机自动化装配技术,36/49,(2)纵梁装配单元。这是一套可配置的夹具和nc钻孔系统。该系统考虑用来装配每个纵梁上的旋转配件和作动器以及前缘翼肋。（3）结构装配夹具。其结构装配使用了6套装配夹具，进行长桁、翼肋和其他结构件定位以及蒙皮的安装。每套夹具都有伺服系统以确保蒙皮外形容差不影响气动性能。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,37/49,(4)机翼后缘型面钻铆系统。该系统执行整个空中客车家族的水平安定面机翼后缘型面（包括a310、a320、a330、a340、a340-600和a380）以及a380方向舵的自动钻铆工作。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,38/49,空中客车英国公司将机翼生产线进行改进后，节省了单通道飞机10%的时间和成本。其方法是:机翼慢慢移动通过全过程的14个工作站，每14h移动一次，每次移动7min，代替工人在厂区内移动。在每个工作站有一个多功能小组进行燃油、电子、液压系统及可动面的安装和测试,包括所有工具和零件在内的“工具包”直接交付给装配线上的功能小组，确保功能小组专心装配工作。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,39/49,在每个工作站上还有交通灯（红、黄、绿）用于跟踪机翼进程。在整个生产线移动前，每个灯必须都是绿的。工作组长可以电话报告一些情况，在工厂的房顶上悬挂有一个电子广告板可以显示生产线还有多长时间将移动。机翼装配过程分为3个阶段:首先是机翼蒙皮的加工、处理和喷丸;第二步是形成基本的翼盒，蒙皮、翼肋和桁条加载到型架上并用螺栓连接在一起，接着进行喷漆;最后一步是安装机翼上的设备并进行测试，包括燃油、电子、液压系统及活动表面。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,40/49,新型自动化翼盒研究项目的第二阶段(awbaii)：awbaii项目由7家英国公司参与，分别负责设计、设计制造和评估。在一个8.5m的验证机上综合了传送、定位、测量、机器人钻孔、机翼蒙皮壁板打包等工作。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,41/49,另外，针对a380总装生产线，wheelliftsystems公司推出了一种新的轮车概念，专门用于运载大型装配件装配工作，特别适用于飞机总装生产线。该轮车具有全方位运动和承载能力大的特点，主要用于工厂内部的装配工作。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,42/49,据介绍，该轮车载荷范围为20200t，能在拥挤的厂房内和狭窄的通道地带穿行。这种轮车有机械和电子导向系统允许轮车载着部件通过总装生产线，符合移动生产线装配要求。同时还有补偿吊挂系统防止地面产生波动和不规则运动，能够在完全移动的情况下模仿地面导轨精度达到严密的装配公差要求。此外，还在机身两端的支架下安装有一个载荷驱动器模块，执行主要的提升和运载任务。,7.6新型飞机自动化装配技术-a380大部件装配新技术,43/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,在九十年代,gps向世界展示了全球定位设备的强大力量并为三维测量建立了新的标准。这是空间测量的一场革命。如今,gps全球定位系统无处不在,并且被视为全世界通用的定位系统。它的优势不仅在于它的先进技术,更在于它的系统理念。,44/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,根据gps测量原理,在21世纪初人们提出了基于区域gps技术的三维测量理念,进而开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内gps(indoorgps=igps)系统,主要用于解决大尺寸空间测量与定位问题。其原理像gps一样,利用三角测量原理建立三维坐标体系,不同的是采用红外激光代替了卫星(微波)信号。它利用发射器发出红外光信号,众多个接收器就能独立地计算出它们的当前位置。,45/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps对大尺寸的精密测量提供了一种新的方法。在过去,像飞机整机、船身、火车车身和装甲车身等大尺寸的精密测量是非常困难的。现在,采用igps就能很方便地解决这一难题。另外,igps系统能够建立一个大尺寸的空间坐标系,并且一旦建立后,所有的测量任务,如坐标测量、跟踪测量、准直定位、监视装配等都能完成。,46/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,目前，igps系统所能达到的技术指标为:测量范围280m；激光波长785nm;单次测量角精度20s;覆盖空间:水平290,垂直3;空间测量精度:在10m工作区域内,测量精度为0.12mm;在39m区域内,测量精度为0.25mm。,47/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps系统组成:igps系统主要由以下5部分组成：发射器:标准的igps系统含有4个计量型发射器，用于高精度的计量应用。在工作范围内，每个传感器(接收器)在任何时候都应至少与3个发射器直接交换信息。因此,发射器的需求数量应当与工作场合相适应，以保证每个传感器保持最少的在线测量要求。,48/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps系统组成:传感器(3d智能靶镜)：igps系统支持各种不同结构的传感器,这是因为igps系统能够同时连续地读取多个传感器的坐标值。通常,要把传感器安装在工具、零件、装组件或大型构件上。一旦安装好后,并保证同时与3个发射器在线通信,那么这些传感器将自动地把精确的三维坐标值传送给用户。,49/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps系统组成:手持探头:igps系统在工作区域内可以同时支持无数量限制的传感器。为了手工测量方便,该系统还配备了多种5/6自由度的手持工具和探头。,50/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps系统组成:系统软件:软件为workspace。每套igps系统都配有基于位置的服务器和手持式无线客户软件,这种软件可以使能igps系统的所有功能,包括计量软件包。,51/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps系统组成:接收器电路:igps系统要求每个传感器连接到一个放大器和信号处理接收器电路板上。该板接收来自于激光发射器的激光信号,并把它们实时地转换成可用于三角法数学计算的三维坐标值。这些接收器板封装在一个集线盒中,可以与18个传感器连接。例如:一个5自由度的手持式传感器工具(包含着两个传感器)可以配2个传感器的集线盒。,52/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,igps工作原理:该系统使用红外脉冲激光发射器代替卫星的作用，接收器根据发射器投射来的光线时间特征参数，计算接收器所在点的角度和位置，并将模拟信号转换成数字脉冲信号，通过无线网络发送给中央控制室的服务器，最后通过indoorgps自行开发的软件或第三方测量软件（如sa、metrologii、maya等等）处理数据获得高精度的信息，并供远端的多用户共享。,53/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,txi-发射器本例中使用了了10个发射器。为了保持精度每个接收器需至少接收4个发射器的信号。实际的发射器数量取决于工件的大小及工作区域的设置。如是否是方形或是否有立柱阻挡。,飞机装配过程中室内gps的总体布局,54/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,接收器放置于工件上来跟踪其移动并作实时测量。将接收器置于工装上可以让操作人员在装配过程中移动工装。工装和机身的相对位置是不变的。对于更高级别的应用可以在装配过程中导入数模。通过将接收器固定在机身上可以将实际测量数据与数模数据进行比较。因为接收器将目前机身位置的实时数据传给应用软件，可以得到每一点的调整量及判断整个装配过程是否受控。本例中在机身的不同位置安装了十几个接收器。从飞机的前端到后端，从左翼到右翼，整个装配过程都得到了该系统的实时监控。,55/49,indoorgps应用于b777装配生产线,56/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,indoorgps在装配现场解决如下问题：a)对关键点进行实时监控，从而为工装实现在线导航。在boeing公司装配车间内的墙面和屋顶上装有多个激光发射器，在机身、机翼等装配部件上放置多个传感器。在机身与机翼对接装配过程中，这些传感器实时接收来自多个激光发射器的信号，并将信号处理得到的坐标信息实时发送给中央控制室。中央控制室根据原有的图纸设计及其传感器传回的位置信息来控制机身和机翼的相对位置，直至机身和机翼上的传感器坐标重合，到此就完成一个对接过程。,57/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,indoorgps在装配现场解决如下问题：b)关键点的钻孔在使用indoorgps的之前，波音的工程师一是通过在需要打铆钉或钻孔的位置做上标记，或通过测量设备来定位。自从使用indoorgps后，整个过程大大简化。即在铆钉枪或电钻上装上传感器，工程师可以通过手中的掌上电脑实时看到铆钉枪或电钻的位置，再接合图纸上设计的铆钉或钻工的位置，将铆钉打入到设计位置。,58/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,indoorgps在装配现场解决如下问题：c)支持多用户的同时工作。在工作区域内，不同的工作人员可以根据自己的需要来获取不同的信息，互不干扰，与此同时indoorgps也能帮助多名工作人员在同一时刻完成同一项工作任务。比如在boeing公司装配车间内检测飞机某部件的两点或几点水平度或同轴度，或者同时钻孔时，并且这些点之间是不可见时，该测量系统能够很好的帮助多名操作员在同一时间完成这些测量任务，即不同的操作工人在不同的测量点上，在手中的pda上看到可以清楚的看到自己的关键点位置与其它操作工人的关键点位置，从而可以判断这些点的水平度、同轴度等等。除此之外，indoorgps还能帮助不同的用户完成不同的工作任务，即在工作区域内，操作人员可以互不影响地完成自己的测量任务，而其它测量工具则不具备该项功能，如激光跟踪仪在同一时间内是无法完成以上工作任务，除非有多部激光跟踪仪。,59/49,7.7室内gps测量系统及其在飞机装配中的应用,indoorgps在装配现场解决如下问题：d)质量控制。在众多的用户中，indoorgps还应用产品的质量控制。在boeing公司，操作人员使用该测量系统来检查飞机成品整体的外形结构、机翼的水平度、飞重要部件尺寸大小与原始设计的图纸是否相符，以及飞机试飞前后的关键点的变形情况，从而达到对飞机成品的质量检测。,60/49,7.8飞机柔性装配技术,自上世纪90年代初波音公司的b777采用无纸化设计开始全面实施飞机数字化制造技术以来，数字化装配技术在西方航空发达国家发展迅速，是国外先进飞机制造公司提出的面向制造和装配的并行设计理念关键的一环。数字化装配技术集成了虚拟装配技术无型架装配技术柔性装配工装技术激光定位技术自动钻铆技术等自动化装配技术。,61/49,7.8飞机柔性装配技术,进入90年代，人们越来越重视飞机的装配技术。最为著名的有欧洲jam(jiglessaerospacemfg）、欧洲adfast（automationfordrilling,fastening,assembly,systemsintegration,andtooling)等研究项目=jam=研究目标：寻找一种新的技术途径，减少飞机装配中的专用工装和夹具；研究一种方法，提高飞机产品的研发效率；采用一种新的装配技术，提高飞机产品制造和装配的柔性和生产力。研究内容：在线过程测量；机器人技术应用；最小化工装的运动学体系；面向无型架装配设计。研究周期：36个月（1998.62001.6）,62/49,7.8飞机柔性装配技术,=adfast=研究目标：通过采用经济实用的自动化系统来减少飞机装配的费用面向生产系统，开发一种高质量轨道式钻孔设备开发一种新型的紧固钻铆系统，具有紧固钻铆化，提高钻铆头的速度和负载控制设计一种经济实用的重构工装系统（art），具有新颖的连接方式，采用机器人建立和操作工装模块建立示范集成的测量系统（激光跟踪），显示它如何为机器人钻孔系统和紧固设备提供高精度定位能力研究内容：改良的连接系统（wp1）；新颖、经济、实用的重构工装系统art（wp2）；集成的测量系统（wp3）。研究周期：39个月（2001.12004.3）,63/49,7.8飞机柔性装配技术,军机的研制方面，波音公司应用数字化装配技术，通过采用根据零部件关键特征信息，以较少的安装工作快速定位不同零部件的确定性装配技术(determinantassembly)，取消了巨大的装配型架，以一种通用支架作为支撑样机的主要工装，利用4台zeiss激光跟踪仪对部件进行空间定位，来完成装配工作。,64/49,洛克希德马丁公司在先进军机研制中采用了“柔性装配技术”，应用激光定位、电磁驱动等技术实现精密钻孔，不仅降低了钻孔出错率，而且大大减少了工具和工装。在f-35的研制和生产过程中，洛克希德马丁公司采用了先进的模块化柔性自动化装配工艺和系统，该装配系统是一个作为装配工艺的一部分而无缝集成的全系统，集成了包括制孔、锪窝、铆接等装配技术和设备，还包括数据的收集、设备安全保障、控制过程的监测、装配仿真建模等功能，缩短飞机装配制造周期2/3，单机由15个月缩短至5个月，而工艺装备则由350件减少到19件，同时，制造成本降低一半，从订货到交付仅用一年时间，最终目标是实现每日生产一架。,7.8飞机柔性装配技术,65/49,7.8飞机柔性装配技术,在民机研制方面，空客公司为在2005年实现每月生产38套机翼，在机翼翼盒自动装配研究项目的第二期(awbaii,1998年启动，为期年)中考虑了多种柔性装配技术，以便降低机翼装配成本和缩短装配周期。awbaii项目集成了测量、定位、夹紧、送料、机器人钻孔等技术，研制出一台8.5m高的柔性装配单元样机，并已通过a380上某机翼肋板的加工测试。,66/49,7.8飞机柔性装配技术,波音公司的精确机身装配afa和机身装配改进团队fait采用快速组合(snap-together)装配技术，通过“超级壁板”上的精密孔，借助激光安装与定位调整使得“超级壁板”与其他零件实现自动定位，从而简化了装配工装夹具。1999年11月波音公司交付了首架采用该技术的b747客机。,67/49,7.8飞机柔性装配技术,柔性装配的关键技术：数字化柔性装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机的全数字量协调体系，应用计算机信息技术、数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化夹持、制孔、铆接和无缝校准对接，完成组件、部件和机身的装配连接等的综合性系统工程。柔性装配技术能适应飞机部件品种规格、批量、装配工艺、场地和时间的变化要求，在有限的场地内快速完成装配任务，达到优质、高效、低成本、节省时间。先进的飞机柔性装配技术是保证飞机部件和飞机整体性能的关键技术之一。,68/49,5.12飞机柔性装配技术,69/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,1飞机装配工艺技术飞机装配工艺技术是研究飞机装配的基本结构的技术，如机翼、蒙皮壁板和机身等，对几种装配构建模式进行分析，如蒙皮封装、长桁类零件、隔板悬挂导轨流水线、气动工具、可重构模块工装、模块化子装配系统和直接作用机翼箱体等。,70/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,2飞机柔性装配工装技术飞机在进行装配前必须进行部件的固定，以保持良好的飞机动力学外形,这一切要靠工装来实现，所以工装技术是飞机装配技术的基础。按装配工装的结构和性能可分为:常规工装、模块工装、柔性工装、cnc控制工装。,工装系统发展趋势,71/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,多点成形技术是柔性工装设计的基础，其基本思想是采用离散的点来拟合飞机装配部件的三维型面，即以点代面。采用柔性工装，可以使飞机装配型架制造周期大大缩短，并可取代大部分固定装配型架。利用它的可重构性，一套柔性工装可以装配多种飞机零件。,72/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,固定飞机薄壁板蒙皮一般采用种工装形式，一种是x、y平面固定点阵式静态工装，另一种是行列可移动式动态工装。两者的基本元件是长度可调节的支撑夹持单元，其高度位置采用数控伺服进行控制，最终使工装系统呈工件理论外形分布。柔性工装系统由许多高度可调节的支撑单元组成，其定位支撑体可以安装不同的操作头，以满足不同的部件固定要求。为了可靠支撑夹持飞机的装配部件，夹持力必须是可调的，其夹持状态的打开、关闭必须通过计算机的程序控制，以适应不同的飞机壁板类装配件。,73/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,4计算机数字控制技术计算机数字控制技术是飞机实现数字化柔性装配的基础，它将完成飞机装配过程中所需各种运动部件的精确定位和制孔、铆接，实现工装系统对飞机装配部件的可靠固定，保证飞机装配外形与数字化样机的一致性。柔性装配系统包括面向装配的设计系统、工艺数据准备系统、人机界面、轴和逻辑控制、三维激光测量、制孔铆接单元、移动定位平台、紧固件送料单元和柔性工装系统等。,74/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,5机器人全闭环定位技术在飞机装配中引入机器人可以提高装配系统的灵活性和可达性，配合各种终端执行器可以实现各种不同的装配作业，如自动化钻孔和铆接。但由于机器人的定位属于半闭环控制，定位精度不高，不适应飞机装配中高精度制孔。近年来，由于采用了嵌入式控制方法，三维激光跟踪仪可以通过计算机和机器人集成起来，实时快速监视机器人的空间位置方向，确定机器人的三维绝对位置，达到机器人全闭环控制的效果。这样就大幅度提高了机器人的定位精度，其全工作空间精度可达到0.05mm，完全能胜任飞机的高精度钻孔要求。,75/49,7.8飞机柔性装配技术-柔性装配的关键技术,6移动定位平台技术移动定位平台用于安放制孔铆接单元，实现制孔铆接单元的位置和沿蒙皮法线方向的定位，解决大尺寸空间的精确定位，应具有良好的刚度。在满足系统功能的前提下，尽可能考虑装配部件的尺寸对系统结构性能的影响。定位平台一般需要5个自由度以上，可以采用：(1)五坐标双摆角(2)串并联机构(3)五坐标c形框架,76/49,77/49,78/49,飞机总装对接是飞机制造中的关键环节，前期的零件制造、部件装配都是为这个阶段的装配积累基础。在总装对接技术中，对接部位的确定、对接基准的选则、测量方法的应用等都是应当关注的焦点。,79/49,对接部位在飞机对接中，讲到对接部位，一般是指机身段对接、翼身对接和尾翼对接。1机身段对接无论是大飞机还是小飞机，从目前来说，机身是飞机操作飞行和承载目标物的核心载体，因此机身段的总装对接是保证飞机成功制造和安全使用的关键环节。按照安装顺序来分，机身对接分带翼对接和成龙对接；按照集成规模来说，机身对接分合段预对接和各段汇聚对接。,80/49,(1)带翼对接。带翼对接是指带中央翼的飞机中段先和外翼进行对接，然后再与机身前后段进行对接的方法。如上海飞机制造有限公司的arj21-700飞机、波音7478新一代巨无霸在总装时采取的就是这种方法。该总装对接的特点是：a把外翼与机身对接的工作量放在全机对接外面，有利于缩短全机对接周期；b对于中小型飞机来说，有利于增加机翼安装开敞性，容易克服安装空间不足给机翼螺接带来的麻烦，c中机身往往是全机对接的基准，翼身事先实现对接，对于在后面全机实现对接时的基准调整稳定性有益；d飞机研制期往往采用该方法，比如波音737在研制批，或在批量不大时采用的就是此方法。,81/49,(2)成龙对接。成龙对接，又叫纵向成龙，是指先把机身各段实现对接，然后再和机翼对接的方法。采用成龙对接的飞机有a320飞机、波音737飞机、bombardlerbd100飞机。该总装对接的特点是：a无机冀情况下，机身外表面在对接时视野无阻碍，容易保持流线安装；b特别适合在远方供应商处生产，远距离运输；c适合全机或人部段机内系统预安装，减少总装阶段的工作量；d飞机批生产阶段往往采用此方法。,82/49,(3)合段预对接。合段预对接是指对分殴生产的机身段件在一定的规模内预先连接成大部段，再拿大部段进行全机对接。合段预对接一般为3段预对接，即机头加机身前端预对接、机身中部各段预对接、机身后部各段预对接，这样总装时有2条机身对接缝。世界上的大部分飞机采取此方式对接。有个别机型采取2段预对接，即预先把机身对合成两大部段，在总装时只有一条对接缝，例如a320在天津组装时就是采用此方式对接。(4)各段汇集对接。各段汇集对接是指将独立装配的飞机各段不进行预对接，而是直接参与总装对接的方式。这种情况一般用于小型飞机或歼击机的对接总装，在大中飞飞机总装时很少采用。,83/49,2翼身对接翼身对接形成大十字架或小十字架，是构成飞机机体核心结构的主要环节。翼身对接分全翼对接法和外翼对接法。(1)全翼对接法。左右外翼与中央翼预先进行横向对接(更叫横向成龙对接)，再参加全机对接的方法。a400、波音747飞机均是采用该方式。特点是：a全翼连接方便简单，不受机身位置因素影响b机翼可以容易地进行系统安装和密封测试c上单翼飞机主要采用该方式进行全机对接。,84/49,(2)外翼对接法。外翼对接指的是中央翼已经和中机身安装在一体，左右外翼分别与中央翼l号肋进行对接。绝大部分飞机都是采用这种模式连接。如波音787，波音737，a320、a380等。该方式的特点是：a中央翼已经与中机身装配在一起，左右外翼分别单独与中央翼盒边波音缘的1号肋连接，形成外翼外挂状态，b机翼可以最后参与对接，节约工作面积；c下单翼飞机主要采用该方式进行全机对接。,85/49,3尾翼对接尾翼由水平尾翼和垂直尾翼组成。水平尾翼因为分左右翼，所以其对接方式和机翼类似，分全水平尾翼对接法和左右水平尾翼外挂对接2种。但是一般采取全水平尾翼对接法，如波音787即为该方法的典型案例。该方法的特点如下：a左右水平安定面和中央倒梯形盒段进行预对接；b一般情况下，尾椎也参与试对合。垂直尾翼是一个单独部件，大部分情况下参与飞机全机最后对接，如波音737，但也有预先和机身尾段进行连接，与尾段一起参与飞机全机最后对接，如arj21-700。,86/49,对接技术对接技术是飞机总装的核心。采用方式的差异能够代表飞机整体制造技术水平的高低。在对接技术中有自动对接和非自动对接，有不侧部位基准的选择。有各种测量和信息处理的方法等。1非自动对接非自动对接是相当于自动对接而言的。通常靠人工找正、调整及人对接早期飞机多采用通用千斤顶加辅助托架的方式，通过光学水平仪和经纬仪来找正各个飞机部件之间的关系，然后实现对接。目前在新机研制阶段，先进飞机依然使用下列2种方式。,87/49,另外，在批产飞机中，翼类部件大量采用了精加工的技术，也采用这种方法进行对接。(1)型架加吊车方式对接。厂房天车或地面吊车吊起参与对接的飞机部件，将支撑位于机体外表面的定位接头放置在型架上的定位交点，利用型架本身的相对基准，使产品部件相互对接。a380试验机机身对接就是采用这种方法。还有一种方式是直接将飞机部件吊装在飞机机体上，精加工过的相对接头直接进行部件对合，比如波音737的垂直尾翼和水平尾翼的安装。,88/49,(2)pogo柱方式手工调整对接。20世纪50年代，国外在飞机对接时采用了可用3个坐标方向手工调整的pogo柱取代了固定式型架或通用千斤顶的支撑形式，比如麦道系列飞机采用了该技术，并沿用至今。,89/49,2自动对接与手工调整对接不同，自动对接是和利用计算机控制技术、激光测量技术，信息处理与反馈技术等使飞机部件实现非人工干涉的自动对接，20世纪80年代后随着计算机技术的发展自动对接在两方飞机制造行业逐渐被大量采用。(i)支点式联调对接。所谓支点式联调对按就是大量采用pogo拄，形成一个点状网络系统，与飞机部件上的支撑接头一对一连接，通过联合调整(手工或自动)使飞机部件进入正确坐标位置。空中客车公司的各型号飞机采用的就是这种技术。,90/49,(2)托架式调整对接。787飞机率先采用了托架式调整对接技术，这种技术的关键点在于放弃了将支点式联调对接技术中的部分pogo柱直接与机体表面的支撑接头连接，而是通过一个连在机体