數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

1、數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用研究飛機(jī)裝配數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用 , 使我國(guó)航空產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)發(fā)生觀念性的改變 , 促進(jìn)企業(yè)治理體制、型號(hào)研制過(guò)程的一系列變革 , 并向著開(kāi)放式的、具有快速應(yīng)變能力物創(chuàng)新能力的現(xiàn)代型企業(yè)方向進(jìn)展 . 國(guó)內(nèi)外飛機(jī)裝配技術(shù)現(xiàn)狀 1.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)的飛機(jī)裝配技術(shù)和組織治理方式，盡管在局部上采納了較先進(jìn)的技術(shù)，如利用激光跟蹤儀或計(jì)算機(jī)輔助經(jīng)緯儀（ Computer Aided Theodolite ， CAT ）技術(shù)安裝型架，少數(shù)采納了自動(dòng)鉆鉚技術(shù)，簡(jiǎn)化了裝配型架結(jié)構(gòu)。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，要緊表現(xiàn)在： （ 1 ）上述技術(shù)尚不配套，應(yīng)用上不成熟，加上我國(guó)多年來(lái)對(duì)飛機(jī)裝

2、配技術(shù)缺乏研究，資金投入不足，僅滿(mǎn)足于能把飛機(jī)制造出來(lái)，目前飛機(jī)裝配依舊沿襲著過(guò)去幾十年來(lái)批生產(chǎn)的手工作業(yè)模式； （ 2 ）飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造仍要緊采納串行模式，制造模式未實(shí)現(xiàn)全然轉(zhuǎn)變； （ 3 ）數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模較小，還未實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整型號(hào)的全面數(shù)字化； （ 4 ）各環(huán)節(jié)盡管已實(shí)現(xiàn)數(shù)字量傳遞，但仍存在信息孤島現(xiàn)象，未打通飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)線(xiàn)，模擬量傳遞依舊大量存在； （ 5 ）工裝、工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)脫節(jié)，未能充分實(shí)現(xiàn)并行工程，造成飛機(jī)裝配協(xié)調(diào)困難，返工率高； （ 6 ）在裝配技術(shù)方面，盡管局部采納了數(shù)字化技術(shù)，如在協(xié)調(diào)方式上局部采納了數(shù)字量傳遞方法，但模擬量傳遞仍然是當(dāng)前眾多企業(yè)飛機(jī)制造

3、的要緊協(xié)調(diào)方法； （ 7 ）采納專(zhuān)用工裝裝配，光學(xué)儀器測(cè)量安裝仍是目前飛機(jī)裝配的要緊手段，未能在數(shù)字化裝配技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)新的突破，導(dǎo)致飛機(jī)制造成本居高不下； （ 8 ）裝配工人在現(xiàn)場(chǎng)工作需要認(rèn)真翻閱大量的圖紙、工藝文件，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工作上的失誤，造成裝配質(zhì)量問(wèn)題，阻礙裝配周期。 1.2 國(guó)外現(xiàn)狀 飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是 20 世紀(jì) 80 年代后期以來(lái)，隨著 CAD/CAM 、計(jì)算機(jī)信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究并首先采納的一項(xiàng)新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)以全面采納數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化預(yù)裝配、產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理、并行工程和虛擬制造技術(shù)為要緊標(biāo)志，從全然上改變了飛機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方

4、式，大幅度地提高了飛機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。美國(guó)波音 777 飛機(jī)的研制，由于全面采納了該項(xiàng)新技術(shù)，使研制周期縮短 50% ，出錯(cuò)返工率減少 75% ，成本降低 25% ，成為數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)在飛機(jī)研制中應(yīng)用的標(biāo)志和里程碑。 目前，以波音公司為代表的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造公司的數(shù)字化技術(shù)差不多成熟應(yīng)用到多種飛機(jī)的研制過(guò)程中，并取得了專(zhuān)門(mén)好的效益。 (1) 洛克希德 馬丁公司在研制 JSF 戰(zhàn)斗機(jī) X-35 過(guò)程中明確提出：要使 JSF 飛機(jī)裝配制造過(guò)程的周期縮短 67% ，其中單架周期要從 15 個(gè)月縮短到 5 個(gè)月；工藝裝備由 350 件減少到 19 件，即減少 95% ；制造成本降低 50% 等，此外

5、 , 洛克希德 馬丁公司在 JSF 裝配中還應(yīng)用了一種十分先進(jìn)的龍門(mén)鉆削系統(tǒng)（ JGADS ），它使用激光定位、電磁馬達(dá)和 “ 壓腳 ” （ pressure foot ）進(jìn)行周密鉆孔，加快了裝配過(guò)程，形成緊配合，產(chǎn)生光譜表面，不僅減少了摩擦，還滿(mǎn)足了 JSF 耐久性需求，其鉆孔出錯(cuò)率僅為百萬(wàn)分之三，優(yōu)于世界鉆孔百萬(wàn)分之三點(diǎn)四的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且在處理大型零件時(shí)能容易地拆卸、移動(dòng)和重新裝配，還取消了 75% 的鉆孔工具和工裝，使部件的安裝工作節(jié)約了 90% 的時(shí)刻。 (2) 波音公司在研制 X-32 機(jī)時(shí)也是如此，當(dāng)零部件匯合到 JSF 方案驗(yàn)證機(jī)總裝基地 加利福尼亞州帕姆戴爾時(shí)，已見(jiàn)不到通常陪伴

6、在飛機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上的巨大型架，取而代之的是一種通用支架，用它支撐 JSF 的要緊部件，利用 4 部 Zeiss 激光跟蹤儀對(duì)它們進(jìn)行空間定位和其他裝配工作，并取得了專(zhuān)門(mén)好的效果。在 X-45 無(wú)人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目中也采納了這一先進(jìn)技術(shù)。隨著 X-32 裝配工作的進(jìn)展，工人們開(kāi)始佩帶一種掛在腰間的微型計(jì)算機(jī)，該機(jī)通過(guò)單目鏡片，能把裝配順序和裝配好的部件狀態(tài)投射到正在裝配部件的上方，讓工人方便直觀地進(jìn)行裝配工作，無(wú)需再細(xì)讀圖紙，翻閱工藝文件，使裝配周期縮短 50% ，成本降低 30% 40% 。 洛克希德 馬丁和波音等飛機(jī)制造公司在飛機(jī)裝配技術(shù)方面采取了以下的技術(shù)措施： 設(shè)計(jì)制造并重，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)

7、緊密結(jié)合，實(shí)施并行工程。 在生產(chǎn)組織和治理上廣泛采納精益生產(chǎn)的思想和方法，精簡(jiǎn)了工作業(yè)務(wù)流程。 全面采納數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù) , 大范圍進(jìn)行數(shù)字裝配過(guò)程仿真模擬。 建立單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)工程 BOM 、制造 BOM 以及維護(hù) BOM 的有效轉(zhuǎn)換，保證數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中的一致性。 普遍采納數(shù)控自動(dòng)鉆鉚技術(shù)，大幅度提高了鉚接質(zhì)量和進(jìn)度。 采納計(jì)算機(jī)輔助光學(xué)儀器（激光跟蹤儀、電子全站儀）進(jìn)行飛機(jī)定位測(cè)量和直接安裝技術(shù)。 大幅度簡(jiǎn)化工裝，采納統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)工夾具的設(shè)計(jì)和使用技術(shù)，甚至不用專(zhuān)門(mén)型架，便可直接進(jìn)行飛機(jī)裝配安裝工作。 利用先進(jìn)的裝配互換協(xié)調(diào)技術(shù)，盡量減少在裝配過(guò)程中使用連接件，段件對(duì)合時(shí)不再鉆孔

8、。 建立了基于模塊的飛機(jī)構(gòu)型方法，具有完善的更改治理措施，已形成了數(shù)字化制造技術(shù)體系。 裝配過(guò)程的工藝補(bǔ)償件等采納液態(tài)墊片等先進(jìn)技術(shù)手段。 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外裝配技術(shù)現(xiàn)狀的比較，我們能夠得出如下結(jié)論： 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用不僅從軟、硬件的角度動(dòng)身，更重要的是融合了所有設(shè)計(jì)、制造的數(shù)字化過(guò)程，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)集為中心，利用數(shù)字化設(shè)備和裝配仿真技術(shù)，使生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品在裝配過(guò)程中真正得到有效操縱。利用該技術(shù)能夠建立起一套有效的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品發(fā)放過(guò)程操縱機(jī)制，建立相關(guān)的工作規(guī)范和制度，保證飛機(jī)裝配所需的數(shù)字量信息的正確傳遞。 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究?jī)?nèi)容 2.1 建立飛機(jī)數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)體系 數(shù)字化裝配是飛機(jī)數(shù)字化協(xié)調(diào)體系的

9、有機(jī)組成部分。建立數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)體系，需要從以下幾個(gè)方面考慮： (1) 建立基于企業(yè)網(wǎng)的協(xié)同工作環(huán)境。 建立企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同工作環(huán)境，其范圍要涵蓋設(shè)計(jì)部門(mén)、工裝設(shè)計(jì)制造部門(mén)、零部件制造部門(mén)、裝配部門(mén)等要緊產(chǎn)品模型的使用單位。以便裝配部門(mén)能夠及時(shí)有效地與上述部門(mén)進(jìn)行溝通和協(xié)同。 (2) 飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)治理與操縱技術(shù)。 由于一種差不多型號(hào)的飛機(jī)有眾多改型，為了解決重用性的問(wèn)題，需要進(jìn)行產(chǎn)品的構(gòu)型治理，實(shí)現(xiàn)按照架次治理的要求。 (3) 建立企業(yè)各部門(mén)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)的治理規(guī)范。 必須建立一整套的規(guī)范來(lái)約束企業(yè)各部門(mén)之間的工作，包括數(shù)字簽名審核制度、工作流操縱制度等內(nèi)容，使飛機(jī)裝配能夠通過(guò)工作流來(lái)

10、驅(qū)動(dòng)工程設(shè)計(jì)與制造事件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝配過(guò)程的自動(dòng)化。 2.2 面向裝配的并行數(shù)字化定義技術(shù) 數(shù)字化裝配應(yīng)從數(shù)字化預(yù)裝配（ Digital Pre-Assembly,DPA ）開(kāi)始，其基礎(chǔ)是并行數(shù)字化定義環(huán)境，在面向裝配的設(shè)計(jì) (Design For Assembly ， DFA) 和分析環(huán)境中，需要包含的要緊功能為：產(chǎn)品定義系統(tǒng)、早期打算、工廠(chǎng)工作流程模擬、基于文本 /3D 模型的工藝打算、裝配分析、人機(jī)工程模型、人機(jī)工程分析、人機(jī)工程模擬、數(shù)字化質(zhì)量保證、成本和效率核算、 3D 工作指令向 MES 系統(tǒng)傳遞、執(zhí)行。 在進(jìn)行并行的產(chǎn)品數(shù)字化定義結(jié)束前，需要完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的建模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝分

11、析、數(shù)字樣機(jī)裝配仿真、數(shù)字化裝配過(guò)程設(shè)計(jì) (Digital Assembly Sequence ， DAS) 以及數(shù)字化工藝裝備定義（ Digital Tool Definition,DTD ）等工作。而裝配仿真、裝配過(guò)程設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)直接阻礙到產(chǎn)品的可裝配性，因此，實(shí)現(xiàn)并行產(chǎn)品數(shù)字化定義將能有效地減少因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或返工引起的更改，從而提高裝配件生產(chǎn)質(zhì)量，縮短裝配周期，降低生產(chǎn)成本。 2.3 建立包含數(shù)字化裝配仿真過(guò)程 在內(nèi)的并行設(shè)計(jì)規(guī)范 需要為并行數(shù)字化設(shè)計(jì)建立設(shè)計(jì)規(guī)范，明確設(shè)計(jì)人員與工藝人員的分工和責(zé)任，確定設(shè)計(jì)人員與工藝人員進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)和裝配模擬仿確實(shí)工作內(nèi)容和差不多方法。 (1) 產(chǎn)品

12、結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)。 在并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要采納模塊化設(shè)計(jì)的方法，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，按照模塊化思路進(jìn)行組織，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程和裝配過(guò)程的部件化、節(jié)奏化，使飛機(jī)上每個(gè)系統(tǒng)的工作分散到各個(gè)總裝站上陸續(xù)完成。應(yīng)盡可能把系統(tǒng)安裝、調(diào)整和試驗(yàn)工作安排在部件裝配時(shí)期完成，以減少部件裝配過(guò)程中系統(tǒng)檢查的等待時(shí)刻。 (2) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的廣義數(shù)字化定義。 明確并行工作組內(nèi)的裝配工藝設(shè)計(jì)人員與其他設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的內(nèi)容與方法，以確保制造過(guò)程中數(shù)據(jù)信息的完整性和廣泛性。 (3) 裝配設(shè)計(jì)可視化協(xié)同仿真平臺(tái)。 在開(kāi)展并行設(shè)計(jì)過(guò)程中，建立并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境下的裝配仿真

13、系統(tǒng)需要的環(huán)境如下圖所示。圖中， PDM 系統(tǒng)為協(xié)同設(shè)計(jì)提供必要的基礎(chǔ)集成環(huán)境。裝配工藝人員只有通過(guò) PDM 系統(tǒng)，才能訪(fǎng)問(wèn)到存在于預(yù)發(fā)放數(shù)據(jù)庫(kù)和發(fā)放數(shù)據(jù)庫(kù)中的產(chǎn)品模型，并通過(guò) PDM 的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)同功能，進(jìn)行異地并行預(yù)裝配，裝配過(guò)程設(shè)計(jì)才能及時(shí)、準(zhǔn)確地訪(fǎng)問(wèn)到所需要的數(shù)據(jù)。 (4) 制定適應(yīng)于數(shù)字化裝配的新的飛機(jī)結(jié)構(gòu)方案。 尋求不用專(zhuān)用型架直接裝配飛機(jī)要緊結(jié)構(gòu)件的數(shù)字化裝配方法，相應(yīng)地對(duì)適合這種裝配方法的飛機(jī)結(jié)構(gòu)提出建議。 (5) 協(xié)同環(huán)境下的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)治理技術(shù)。 協(xié)同環(huán)境面臨著產(chǎn)品異地?cái)?shù)據(jù)不一致的問(wèn)題，需要采納產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一治理異地的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。應(yīng)用產(chǎn)品治理技術(shù)解決產(chǎn)品數(shù)據(jù)唯一性，實(shí)

14、現(xiàn)單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源治理的要求。 2.4 數(shù)字化裝配仿真、協(xié)調(diào)與數(shù)字化 裝配過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì) 飛機(jī)數(shù)字化預(yù)裝配是在數(shù)字化產(chǎn)品定義 (Digital Product Definition,DPD) 的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)模擬裝配的過(guò)程。它要緊用于在研制過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)界面設(shè)計(jì)和干涉檢查、工藝性檢查、可拆卸性檢查和可維護(hù)性檢查。采納數(shù)字化裝配技術(shù)能夠有效地評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可裝配性，減少因設(shè)計(jì)緣故造成的更改或返工，縮短研制周期，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。 產(chǎn)品的數(shù)字化裝配過(guò)程設(shè)計(jì)分為：裝配順序的生成和優(yōu)化；裝配路徑規(guī)劃和優(yōu)化；容差分析與綜合；裝配過(guò)程仿真模擬。首先利用裝配過(guò)程模擬軟件對(duì)產(chǎn)品的部件進(jìn)行裝配過(guò)程

15、定義，確定部件所屬各零組件的裝配順序；而后模擬工廠(chǎng)現(xiàn)有裝配條件和工段工作安排，進(jìn)行裝配路徑的調(diào)整和優(yōu)化；最后在數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)中進(jìn)行裝配過(guò)程仿真，即利用仿真軟件的人機(jī)工程等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，確定裝配過(guò)程的可操作性和合理性，解決數(shù)字化產(chǎn)品模型裝配過(guò)程中所遇到的干涉問(wèn)題。 數(shù)字化裝配技術(shù)涉及特征技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、知識(shí)工程、 CAD/CAM 系統(tǒng)集成技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。 數(shù)字化裝配與仿真技術(shù)的應(yīng)用要緊從以下幾個(gè)方面展開(kāi)。 (1) 建立數(shù)字化預(yù)裝配以及裝配過(guò)程模擬規(guī)范體系。 依照國(guó)標(biāo)、航標(biāo)以及工廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的要求，建立全數(shù)字環(huán)境下結(jié)構(gòu)產(chǎn)品預(yù)裝配的方法和使用治理的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，包括數(shù)字化預(yù)裝配

16、標(biāo)準(zhǔn)體系、三維建模存取、裝配模型建立規(guī)范、數(shù)字化預(yù)裝配空間干涉運(yùn)動(dòng)干涉分析規(guī)范、并行工作治理規(guī)范以及工作流程治理規(guī)范等。這些差不多上進(jìn)行數(shù)字化預(yù)裝配工作的基礎(chǔ)。 (2) 數(shù)字化產(chǎn)品裝配模型集成仿真技術(shù)。 利用數(shù)字化樣機(jī)模型、工裝模型、裝配工藝過(guò)程模型，實(shí)現(xiàn)裝配模型的集成分析技術(shù)，其內(nèi)容包含產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與工裝之間的干涉檢查技術(shù)以及運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)等內(nèi)容。依照數(shù)字化預(yù)裝配軟件所提供的功能，設(shè)計(jì)人員能夠以最小的代價(jià)解決產(chǎn)品零件與工裝零件之間本身存在的問(wèn)題。 (3) 數(shù)字化裝配過(guò)程模型的建立。 數(shù)字化裝配過(guò)程模型能夠依照數(shù)字化裝配生產(chǎn)線(xiàn)可視化裝配過(guò)程的不同要求采取不同的方式。關(guān)于裝配生產(chǎn)線(xiàn)以動(dòng)畫(huà)過(guò)

17、程為指令核心的裝配要求，能夠利用數(shù)字化裝配仿真軟件建立動(dòng)畫(huà)模型；關(guān)于那些需要文字工作指令以及圖解裝配過(guò)程分解講明的裝配模型，也能夠由數(shù)字化裝配過(guò)程仿真系統(tǒng)建立，并提交給產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)治理。數(shù)字化裝配過(guò)程模型的建立過(guò)程包括：早期打算、裝配過(guò)程模擬、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻分析、裝配工藝模型、產(chǎn)品資源、工作打算、目標(biāo)成本分析等。 (4) 數(shù)字化裝配過(guò)程的優(yōu)化技術(shù)與知識(shí)庫(kù)的建立。 數(shù)字化裝配優(yōu)化與拆卸仿真技術(shù)要緊是工藝人員將自身在長(zhǎng)期裝配飛機(jī)的實(shí)踐過(guò)程中積存的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到裝配仿真環(huán)境中，并建立相關(guān)的裝配工藝過(guò)程知識(shí)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)工藝人員知識(shí)在數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。 (5) 裝配模型治理技術(shù)。 在現(xiàn)有的 PDM 系統(tǒng)

18、基礎(chǔ)上，依照實(shí)際需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)工作，提供數(shù)字化預(yù)裝配工作中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理和過(guò)程治理，并通過(guò) PDM 系統(tǒng)建立單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，支持飛機(jī)產(chǎn)品多專(zhuān)業(yè)并行設(shè)計(jì)的信息共享問(wèn)題。 (6) 數(shù)字化預(yù)裝配中的人機(jī)工程。 由于所有的機(jī)械產(chǎn)品差不多上與人有關(guān)的，因此數(shù)字化預(yù)裝配的設(shè)計(jì)與仿真過(guò)程必須與人機(jī)工程的原則結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行人在數(shù)字樣機(jī)環(huán)境中的閉環(huán)性能仿真。 采納數(shù)字化預(yù)裝配方法的差不多過(guò)程是，各相關(guān)設(shè)計(jì)人員從并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)組內(nèi)的共享數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相關(guān)的模型，并進(jìn)行兩方面的工作。第一，在飛機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)期，對(duì)飛機(jī)空間結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和裝配工藝以及人機(jī)工程進(jìn)行分析，確保產(chǎn)品的無(wú)干涉和可裝配等特性；第二，對(duì)局部樣機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)

19、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化、裝配模擬優(yōu)化以及數(shù)字樣機(jī)的整體優(yōu)化。在完成上述工作后，向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出修改意見(jiàn)，或者批準(zhǔn)通過(guò)預(yù)裝配檢驗(yàn)。在并行產(chǎn)品定義過(guò)程中，只有通過(guò)了數(shù)字化預(yù)裝配，并解決了所有干涉和接口匹配問(wèn)題后，才能夠批準(zhǔn)設(shè)計(jì)的發(fā)放狀態(tài)。2.5 適合數(shù)字化裝配生產(chǎn)線(xiàn)的工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù) 在數(shù)字化設(shè)計(jì)和裝配生產(chǎn)條件下，型架的結(jié)構(gòu)、安裝技術(shù)、檢驗(yàn)與維護(hù)技術(shù)需要適應(yīng)飛機(jī)產(chǎn)品新的裝配方法和裝配過(guò)程，以達(dá)到與數(shù)字化裝配過(guò)程的相互協(xié)調(diào)。 (1) 適合數(shù)字化裝配的型架結(jié)構(gòu)。 在面向裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)境下，產(chǎn)品自身逐步起到安裝定位的作用，因此，能夠逐步簡(jiǎn)化型架的結(jié)構(gòu)，使其起到僅僅對(duì)要緊結(jié)構(gòu)產(chǎn)

20、品的支撐定位作用，方便飛機(jī)的裝配工作。 簡(jiǎn)化裝配型架結(jié)構(gòu)需要裝配工藝人員與工裝設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一同確定，建立滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)產(chǎn)品自身建立安裝定位信息要求的產(chǎn)品模型和型架模型。 (2) 數(shù)字化型架的安裝方法。 采納數(shù)字化方法裝配型架，需要在型架零部件上給出定位孔，以便為利用激光跟蹤儀的型架安裝提供零件的定位基準(zhǔn)。 2.6 制造關(guān)鍵特性的傳遞與 AQS 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)為制造和檢驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)較大的改變。在傳統(tǒng)條件下，裝配完成后能夠由工裝、標(biāo)準(zhǔn)量具等模擬量設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的測(cè)量與檢驗(yàn)。在數(shù)字化制造條件下，由于數(shù)控技術(shù)以及激光跟蹤儀等對(duì)飛機(jī)部段件產(chǎn)品的直接安裝技術(shù)的應(yīng)用，減少了必要的型架、量具等工具，

21、因此，需要改變現(xiàn)有的質(zhì)量操縱方法和體系。制造關(guān)鍵特性的傳遞與先進(jìn)質(zhì)量體系（ Advanced Quality System,AQS ）是適應(yīng)產(chǎn)品數(shù)字化裝配生產(chǎn)的有效質(zhì)量操縱手段，在企業(yè)的整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，需要貫徹執(zhí)行，因此，如何推進(jìn) AQS 在數(shù)字化裝配生產(chǎn)中的實(shí)施是數(shù)字化裝配過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題，其要緊內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面。 (1) 制造關(guān)鍵特性的定義。 制造關(guān)鍵特性是反映產(chǎn)品幾何外形要求的信息，通常以公差、輪廓度、位置度等形式的信息出現(xiàn)。關(guān)鍵特性（ Key Characteristics,KC ）的定義是，設(shè)計(jì)人員、工藝人員以及質(zhì)量治理人員一同確定的前述并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要工作內(nèi)

22、容。制造關(guān)鍵特性是在飛機(jī)試制過(guò)程中不斷完善的，需要及時(shí)地調(diào)整與修改，以適應(yīng)產(chǎn)品在不同生產(chǎn)環(huán)境下帶來(lái)的變化。 (2) 制造關(guān)鍵特性的操縱技術(shù)。 AQS 最早由波音公司提出，以解決日益突出的生產(chǎn)波動(dòng)帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題。其差不多方法是通過(guò)對(duì)阻礙產(chǎn)品關(guān)鍵特性的硬件波動(dòng)源采取操縱（即硬件可變性操縱， Hardware Variability Control ， HVC ）來(lái)達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。制造關(guān)鍵特性的實(shí)施過(guò)程如左圖所示。其中 SPC 為統(tǒng)計(jì)過(guò)程操縱，即 Statistical Process Control 。 (3) 裝配生產(chǎn)中的 AQS 應(yīng)用。 在裝配生產(chǎn)中，應(yīng)用 AQS 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝

23、配質(zhì)量的提高。首先，裝配車(chē)間的質(zhì)量治理系統(tǒng)依照設(shè)計(jì)部門(mén)給出的關(guān)鍵特性制定 AQS 檢驗(yàn)打算，而后在質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)采納常規(guī)檢驗(yàn)手段和數(shù)字化手段進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)，關(guān)于發(fā)覺(jué)產(chǎn)品質(zhì)量異常的現(xiàn)象，需要通過(guò)分析阻礙關(guān)鍵特性的硬件波動(dòng)源，提出返工或修改意見(jiàn)，直至質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 2.7 裝配現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù) 為解決目前裝配生產(chǎn)中數(shù)字化不連續(xù)和數(shù)字化率不高的問(wèn)題，需要從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改造和現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用著手，建立從企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)中心到車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將裝配過(guò)程指令、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表、裝配檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷刃畔?nèi)容直接傳遞到操作現(xiàn)場(chǎng)，最大限度地提高工作效率。 裝配現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)要緊包括以下 3 個(gè)方面： (1) 數(shù)字化裝

24、配與型架返修技術(shù)。 利用激光跟蹤儀以及基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化環(huán)境，確定型架裝配車(chē)間的安裝與檢驗(yàn)，以保證利用工裝進(jìn)行協(xié)調(diào)傳遞的準(zhǔn)確性。同時(shí)，需要利用激光跟蹤儀等設(shè)備進(jìn)行飛機(jī)部件的直接安裝或裝配型架的安裝、飛機(jī)的最終總裝配以及飛機(jī)的全機(jī)測(cè)量等工作，從而提高飛機(jī)裝配的整體質(zhì)量。 (2) 數(shù)字化鉚接技術(shù)。 鉚接仍是飛機(jī)裝配過(guò)程中的要緊連接技術(shù)。為提高鉚接質(zhì)量和速度，需要引進(jìn)自動(dòng)鉆鉚機(jī)，由于直升機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)，與其相配套的數(shù)控托架一般需要重新設(shè)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)自行研制的數(shù)控托架的實(shí)際應(yīng)用還有較多問(wèn)題，因此還需要進(jìn)一步研究解決。 此外，由于 CAD 模型與數(shù)控鉚接機(jī)模型表達(dá)不同，因此還需要實(shí)現(xiàn) CAD 模型到

25、數(shù)控鉚接模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，以保證數(shù)控鉚接技術(shù)的應(yīng)用效率。 (3) 現(xiàn)場(chǎng)工人的可視化裝配技術(shù)。 要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝配，必須建立有效的數(shù)字量傳遞機(jī)制，將產(chǎn)品幾何信息和非幾何屬性信息（如裝配順序講明或動(dòng)畫(huà)、裝配產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息）傳遞到操作者手中，同時(shí)操作者能夠采納某種可視化技術(shù)讀取這些信息。這就要求建立生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工人通信系統(tǒng)和可視化閱覽系統(tǒng)，需要解決的問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)工人的移動(dòng)通信技術(shù)和操作可視化技術(shù)，使工人能夠準(zhǔn)確、迅速地查閱裝配過(guò)程中需要的信息，提高裝配的準(zhǔn)確性和裝配效率，縮短裝配時(shí)刻，降低裝配成本。 (4) 數(shù)字化整機(jī)水平測(cè)量。 整機(jī)裝配完成后，采納數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行全機(jī)水平測(cè)量。需要依照 AQS 中確定的方法和

26、檢測(cè)內(nèi)容，將全機(jī)測(cè)量模型傳遞到裝配生產(chǎn)的數(shù)字化設(shè)備上，按照數(shù)字化檢驗(yàn)要求，進(jìn)行全機(jī)水平測(cè)量。 技術(shù)途徑 依照研究?jī)?nèi)容，采取的技術(shù)途徑如下： (1) 通過(guò)設(shè)計(jì)制造過(guò)程分析、優(yōu)化，建立并行工作模式，組建 IPT 協(xié)同工作組，通過(guò)擴(kuò)大企業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件，連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、裝配工藝設(shè)計(jì)人員，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化預(yù)裝配、數(shù)字化裝配過(guò)程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的集成。 (2) 引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)軟件系統(tǒng)、設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，消化并解決應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)工作，建立飛機(jī)裝配的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。 (3) 針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，解決飛機(jī)數(shù)字化裝配中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 (4) 建立健全數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，為飛機(jī)數(shù)字化裝配提供必要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系。 (5) 建立飛機(jī)制造業(yè)的數(shù)字化傳遞體系，實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程的數(shù)字化。 關(guān)鍵技術(shù) 在飛機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中，需要在以下關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破： (1) 面向裝配的模塊化并行產(chǎn)品定義技術(shù) : 模塊的定義與劃分； 并行設(shè)計(jì)規(guī)范； 廣義數(shù)字化定義的內(nèi)容和方法。 (2) 數(shù)字化裝配過(guò)程設(shè)計(jì) : 自動(dòng)探查和避開(kāi)路徑障礙，實(shí)時(shí)確定線(xiàn)性裝配、拆卸路徑； 數(shù)字化裝配工藝模型的建立 ; 數(shù)字化裝配過(guò)程優(yōu)化分析與拆