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飞机数字化装配机身姿态调整研究分析

王会晶

航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,辽宁沈阳,110850

摘要: 飞机的装配过程正在向着数字化、系统化的阶段进程,机身的装配过程一定会利用到数字化装配技术,机身本身结构尺寸巨大。在对接过程中需要用到数字化调姿系统,对飞机机身进行定位,调整机身的姿态,实现机身的对接与装配,保证飞机机身的装配精度。
关键词: 飞机定位;机身与装配;姿态调整
DOI:10.12721/ccn.2021.157014
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1.飞机定位

飞机机身的装配过程是一个非常系统、流程化的过程,需要利用测量技术、定位技术、对接技术、调整机身等,实现飞机机身的装配,飞机机身定位与装配如图1.1。

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图1.1 飞机机身装配系统图

在整个装配系统中,飞机机身的定位是关键,也是保证飞机装配质量的前提,定位之前需要保证调姿工装的定位精度高,以便后期定位过程中影响定位位置精度,制造出运动误差,影响飞机装配。

飞机各部件的定位主要利用到定位器,定位器在设计中要保证足够的刚度,标准件之外的其他零件采用铸造技术,在通过数控机床精加工,提高定位器整体的装配精度与使用过程中的刚度,定位器的装配图见1.2。

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1.入位夹紧机构、2.x轴滑台、3.Y轴滑台、4.Y向传动系统、5.立柱、6.z轴托板、7.底座、8.x向传动系统、9.z向传动系统

图1.2 飞机定位器装配图

定位器是可以实现三个方向的移动,通过不同的配置组合成不同工作性能的调姿工装,定位器采用高精度直线运动导轨,保证运动的精度,在利用封闭光栅尺实现闭环控制,X、Z方向的电机带有抱闸,锁紧定位器在X、Y向的位置,在Y方向靠蜗轮蜗杆的自锁特性来锁定工作位置。

2.机身与装配

飞机机身装配是重要的步骤,是将飞机部件与组件进行对接,完成一个整体的飞机外形,机身装配需要满足一下几点工艺要求:

(1)飞机机身部件的装配过程采用数字量协调装配技术,调姿飞机机身的姿态,然后进行对接,主要应用到激光技术;

(2)部件的装配、调姿、移动采用自动化技术,整个过程都利用自动化技术,保证对接过程的精度;

(3)飞机机身装配过程会产生应力,应力会使飞机部件产生变形,会影响飞机的气动性能与疲劳寿命,因此在飞机机身部件装配中允许少许应力或者无应力装配。

飞机翼身的装配指标如下:

(1)机身对接中,俯仰角、侧翻角等角度的误差<0.001°,保证两个部件对接水平;

(2)机身上机翼的交点孔与机翼上对接的交点孔要在同一个水平面上,并且平面误差在0.05mm以内;

(3)机身、机翼上的工艺接头之间的插配容差符合单边2mm不干涉要求。

机身的装配过程中经常会利用到工艺接头,工艺接头可以使飞机装配简洁化、轻便化、同时可以使一些部件实现整体连接,工艺接头位置一般还会增加吊装,便于部件的对接,如图2.1。图片24.png图片25.png

 图2.1 飞机机身工艺接头结构图

3.姿态研究

飞机机身装配过程,调姿是保证装配精度的重要途径,姿态调姿具有数字化、柔性化等特点,柔性化是针对不同机身与不同结构都能实现姿态调姿与对接,最终完成装配,通过不同装配单元的快速调整实现不同装配对象的装配。

数字化的特点主要是定位与测量以及控制等,控制系统收集到定位数据,对调姿执行元件进行控制,输出调姿指令,调姿过程中利用数字化测量系统进行监控,保证装配的精度。

调姿工装的设计要求如下:

(1)调姿工装的定位精度要高,精准与正确的执行控制系统的指令,充分考虑定位器与工艺接头之间的关系,避免机身的应力过大;

(2)调姿工装的数量要少、结构简单,飞机部件的支撑方式要合理,保证机身部件不变形的同时还要控制调姿工装运动性。

支撑点设计中,采用有限元技术进行分析,为了能够满足自由度的要求,机身支撑点至少需要三个支撑点,分析模型如图3.1。

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图3.1  支撑点对机身变形分析图

结论   

机身在装配中如果不能有效的调整姿态和定位,会直接影响飞机的装配质量。飞机机身的数字化装配工装主要可以实现机身的定位、调整、数字化测量,本文通过这些技术,实现飞机机身的对接与装配,在机身的装配中,为了保证装配的精度,需要制定合理的支撑点与支撑位置,保证机身位置的固定,合理的对接与装配,保证蒙皮、长桁、框架等零件的装配位置,最终保证飞机整体的装配精度,保证飞机安全飞行。

参考文献

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