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摘要：随着科学技术的不断进步以及数字化仿真技术的发展，飞机是一种外形复杂、零部件数量巨大、协调关系复杂的产品，其装配过程与方法都有别于一般的机械产品。数字化装配仿真装配技术已经应用于飞机装配领域外的很多工业制造领域中，并取得了良好的应用效果。装配技术的发展改变了完全信赖手工进行飞机装配的生产方式。基于此，文章就飞机数字化装配技术发展与应用进行分析。
关键词：飞机；数字化装配技术；发展；应用
1 飞机装配特点及发展趋势
飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位、并用规定的连接方法装配成部件或产品的过程。受结构特点和结构刚性等因素影响，在飞机装配中大量采用铆接和螺接等连接手段。
从20世纪50年代以来，数字化技术在国外航空工业中的应用，经历了从数字化技术的单项应用，到数字化系统集成应用，再到数字化协同设计制造和产品全寿命同期数据管理的发展历程。
目前，飞机数字化设计制造技术已在波音、洛克希德•马丁、空客等公司的飞机研制过程中广泛应用。先进飞机设计制造技术以全面采用数字化产品定义、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志，从根本上改变了飞机传统的设计制造方式，大幅度提高了制造技术水平，并取得了良好的效益。
飞机数字化装配技术兴起于20世纪80年代后期。数字化装配技术集成了工业界各领域最先进的科技成果，如数字化技术、虚拟现实技术、激光跟踪定位技术、自动控制技术等，它已经完全不同于传统的飞机装配技术。现代飞机数字化装配技术以自动化、数字化、柔性化与信息化为特点，显著提高了飞机装配质量和效率，同时也提高了飞机的疲劳寿命。
先进工业技术的发展推动着飞机装配发生了根本性变革，并逐渐形成了数字化飞机装配技术体系，其采用的新概念与新技术主要体现在:数字化的设计理念、柔性装配工艺装备技术、数字化连接技术、数字化自动对接技术、移动控制技术、数字化柔性装配线。
2 数字化装配技术应用
2.1 基于模型的数字化定义（ModelBasedDefinition，MBD）数字化装配技术
传统的飞机设计中多在二维工程图纸上进行，通过模线样板技术反映形状复杂、尺寸大的零部件的几何形状和装配关系，以保证制造出的各种工艺装备和零件相互协调，对于复杂的部件，需要通过若干张图纸和不同投影视图来表示，并附有人为的规定、标准、符号等[1]。工艺、生产、检验等人员则需要认真阅读、理解图纸意图，而数据源不唯一、录入信息重复和人为失误等问题，又会花费大量的人力、物力在与工艺无关的环节上。MBD使三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据，抛弃了原有的二维工程图纸，促使在新机研制的观念上发生巨大的变革。
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MBD技术的应用贯穿于整个飞机的研制环节：产品设计、工艺设计、工装设计、产品制造、检验检测等5个环节。
2.2 MBD在飞机装配现场的应用
随着计算机技术的广泛应用，企业内部大量数据的处理与外部信息的交流日益频繁，这也使得企业内部建立内网成为必须与现实。正是基于网络的建立，采用MBD技术后，设计部门无需再向制造部门发放二维工程图纸，减少了设计工作量，同时也简化了管理步骤。装配工艺部门通过发放的三维工程数模，可以进行三维装配工艺的仿真设计，形成飞机装配的工艺流程，同时制作工艺草图、工序图解，和零、部件的装配动画，用于装配现场的指导和培训工作。通过发放的三维工装数模，实现了产品与工装的预装配，达到优化装配流程，装配流程风险预估的作用，同时也形成了工装操作指导说明，便于工人对工装的操作与维护。这些多媒体三维数据的使用，替代了原有装配现场的二维图纸，降低了纸质文件的使用率，成为指导现场工人操作的依据。因此，需要建立面向装配现场的应用系统或共享服务器，它以工艺活动为中心，将三维工程数模、三维工装数模、工艺图解与工艺规程联系在一起，在装配工位现场建立网络，架设计算机终端，这样就形成了信息的共享与传递。
从前在企业内部，二维工程图纸和和工艺文件主要以纸质形式下发，造成大量的浪费，而工程、工艺信息不能及时的更改或更改时遗漏，又造成工作效率低等问题。而内部网络的建立，使这些问题得以解决。它将工程设计、零件制造、装配与工装、质保等部门紧密联系，实现了信息的共享，提高了生产率，缩短了生产周期，保证了产品质量。
2.3 数字化装配仿真装配技术
飞机机翼是飞机制造及装配中要求精度较好的一环。在飞机机翼的制造和装配中对于飞机机翼外形的构造要求精度较高，尤其是在飞机机翼中，翼肋和纵墙等分布较密且结构复杂，在机翼的内部拥有较多的钣金结构件，大量且复杂的结构件极大的加深了飞机机翼装配的难度。因此，在飞机机翼的制造装配中应用数字化装配仿真装配技术是十分必要的。
在飞机机翼的装配模拟中，通过应用数字化装配仿真装配技术可以有效的对飞机机翼的装配进行模拟，以便对飞机机翼装配中所存在的问题进行发现并进行解决。在应用数字化装配仿真装配技术时，首先对飞机机翼的模拟装配环境进行仿真。在应用数字化装配仿真装配技术对仿真环境进行模拟时可以应用DELMIA，之后将其导入到工装型架和三位数字两种模型。上述两种模型是经过严格而精心设计的。待到仿真环境模拟完成后，需要对相应位置的联系进行一定的调整使其符合模拟要求。在创建装配仿真工艺流程的过程中，需要严格的按照装配顺序来施行，并在这一过程中将工装信息和飞机机翼的装配仿真工艺进行有机的联合。待到上述过程完成后即可完成机翼相关装配工艺流程的构建和调整，并将相关资源模型和产品指派到设计好的流程和节点中。
在应用数字化装配仿真装配技术的过程中，待到完成飞机机翼模型的模拟后，需要对飞机机翼的装配顺序进行验证。在验证装配顺序的过程中，需要充分考虑到相关资源的信息和飞机机翼的装配流程。并在充分应用已经定义好的飞机机翼装配路径的基础上促使三维动态仿真在飞机机翼的装配流程模拟中得到充分的实现。在分析飞机机翼装配流程的过程中应当在DPM中加以实现，以便模拟中对飞机机翼在装配中的距离和间隙进行分析和测量，同时应用数字化装配仿真装配技术能够对飞机机翼在装配中的运动空间以及装配所需要的时间等进行模拟分析。通过应用数字化装配仿真装配技术的模拟计算能够将飞机机翼在装配中的各项参数及结果及时的反馈至飞机设计人员手中，从而促使飞机设计人员能够更加直接的对飞机机翼在装配空间、装配路径以及装配顺序中所存在的问题进行分析，并在后续过程中对其进行优化，用以改进和指导飞机机翼装配工艺的合理化和科学化。
综上所述，数字化制造管理技术也正不断被采用，已成为企业生产经营管理不可缺少的工具，并正在向着三维可视化方向发展。在科学技术不断发展进步的今天，通过在飞机装配过程中应用数字化装配仿真装配技术能够极大的方便飞机设计人员对飞机设计和装配中的各个环节。
参考文献：
[1] 刘明芳. 基于MBD的飞机数字化装配工艺设计及应用研究[J]. 现代工业经济和信息化,2016,6(21):89-90.
[2] 陈晓芳. 数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用[J]. 科技创新与应用,2016,(30):115.
[3] 齐学智. 飞机数字化柔性装配的重点技术和发展[J]. 科技风,2016,(18):9.
论文作者:许龑荣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
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