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      飛機(jī)裝配是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則，將飛機(jī)零件或組件按照設(shè)計(jì)和技術(shù)要求進(jìn)行組合、連接形成更高一級(jí)的裝配件或整機(jī)的過(guò)程。社會(huì)的需求、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)著飛機(jī)裝配技術(shù)不斷向更高水平演進(jìn)。迄今為止，飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動(dòng)化裝配到自動(dòng)化裝配的發(fā)展歷程，目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動(dòng)化裝配技術(shù)推向了一飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動(dòng)化裝配到自 動(dòng)化裝配的發(fā)展歷程，目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動(dòng) 化裝配技術(shù)推向了一個(gè)新的高度。

      國(guó)外先進(jìn)裝配技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

      近10余年來(lái)，國(guó)外飛機(jī)裝配技術(shù) 發(fā)展迅速，以B777、A340、A380、 F-22、F-35等為代表的新型軍、民機(jī)集中反映了國(guó)外飛機(jī)制造技術(shù)的現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢(shì)，在裝配技術(shù)上基于單 一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體 系，實(shí)施數(shù)字化尺寸工程技術(shù)，通過(guò)裝配仿真實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程優(yōu)化，應(yīng)用柔 性模塊化的工裝 技術(shù)、加工和檢測(cè)單元并集成應(yīng) 用為一系列的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)進(jìn) 行機(jī)體結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化裝配，大量米用了長(zhǎng)壽命連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命飛機(jī)結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高效率裝配。下面分別從自動(dòng)化裝配工裝、自自動(dòng)化裝配單元、自動(dòng)化裝配系統(tǒng)、自動(dòng)制孔、自動(dòng)鉆鉚、裝配檢測(cè)、數(shù)字化裝配管理 技術(shù)等方面來(lái)介紹國(guó)外先進(jìn)裝配技術(shù)。

與傳統(tǒng)的裝配工裝不同，國(guó)外裝 配工裝已經(jīng)發(fā)展成數(shù)控自動(dòng)化工裝，主要包括行列式柔性裝配工裝、多點(diǎn)成形真空吸盤式柔性裝配工裝、分散式機(jī)身柔性裝配工裝、自動(dòng)對(duì)接平合等幾類，它們具有模塊化、數(shù)字化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。

（1） 行列式柔性裝配工裝

行列式柔性裝配工裝包括壁板工裝和翼梁工裝。前者用于空客系列民機(jī)的機(jī)翼壁板的裝配，后者用于波音 飛機(jī)如 B-737、B-777、C一 17 等飛 機(jī)翼梁的裝配?？湛蜋C(jī)翼壁板柔性裝 配工裝可完成A330/340、A319/ 320/321 /A300系列飛機(jī)的機(jī)翼壁板 的裝配。最新的A380飛機(jī)也采用了此類裝配工裝。

（2）多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔性 裝配工裝

多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝由一組立柱吸盤組成，吸盤在程序控制下可進(jìn)行三維移動(dòng)定位，生成與裝配件曲面完全符合并均勻分布的吸附點(diǎn)陣，能精確、可靠地定位和夾持壁板。當(dāng)產(chǎn)品外形發(fā)生變化時(shí)，吸附點(diǎn)陣布局自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，可以適應(yīng)不同的裝配件外形。自上世紀(jì)90年代初開始，這種基于多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于戴姆勒一奔馳宇航、波音、麥道、格魯門、英宇航、CASA、EADS/空 客、龐巴迪宇航等公司軍、民用飛機(jī)的柔性裝配和生產(chǎn)中

(1) 機(jī)身分散式柔性裝配工裝。

      分散式機(jī)身柔性裝配工裝基于激光跟蹤定位，并由CNC控制的一組 工裝單元組成，消除了傳統(tǒng)大型裝配 型架的應(yīng)用，促進(jìn)了裝配的自動(dòng)化和柔性，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開敞性好、占地面積小、可重組等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大型飛機(jī)機(jī)身的裝配制造。

(2) 自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)

      自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制的 自動(dòng)化千斤頂（或定位器）、激光測(cè)量系統(tǒng)和平臺(tái)控制系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)對(duì)接平臺(tái)相比，機(jī)質(zhì)量大幅提高，效率高，周期短，通用性強(qiáng)，能 適應(yīng)不同尺寸的機(jī)身機(jī)翼結(jié)構(gòu)。

      國(guó)外大型民機(jī)結(jié)構(gòu)廣泛采用自動(dòng)化裝配工藝，其基礎(chǔ)是數(shù)控工裝、家共和檢測(cè)單元、數(shù)字化定位等技術(shù)。加工單元主要包括制孔單元、孔強(qiáng)化單元、自動(dòng)注膠單元、自動(dòng)送料單元、緊固件插入單元、環(huán)槽釘 安裝單元、抽釘安裝單元、焊接單元等；檢測(cè)單元包括照相測(cè)量孔定位單元、法線檢測(cè)單元、孔檢測(cè)單元等

（1）制孔單元用于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔和锪窩。制孔單元一般由鉆孔主 軸、鉆夾頭、位置反饋線性編碼器、 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)等組成。

（2）孔強(qiáng)化單元通過(guò)芯棒對(duì)開縫襯套的脹形實(shí)現(xiàn)對(duì)孔的擠壓，完成孔強(qiáng)化，以提高連接孔的耐疲勞性能?？讖?qiáng)化單元主要由美國(guó)疲勞技術(shù)（FTI）公司開發(fā)。

（3）自動(dòng)注膠單元用于鉚釘或螺 栓安裝前將一定量的密封膠注入孔內(nèi) (從沉頭窩一側(cè))，注膠時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)密封膠在孔內(nèi)的均勻涂敷。

（4）自動(dòng)送料單元用于完成緊固 件的自動(dòng)送料，有料斗式和提箱式2 種類型。提箱式送料單元包括離線式 緊固件填充站、緊固件存儲(chǔ)箱、送料 自動(dòng)選擇裝置、提箱手動(dòng)清理裝置等 幾個(gè)部分。提箱式送料單元可以完成 無(wú)頭鉚釘、環(huán)槽釘、沉頭鉚釘、凸頭鉚釘和環(huán)圈等的自動(dòng)送料。

（5）緊固件插入單元用于測(cè)量緊 固件長(zhǎng)度、插入間隙型緊固件和安裝 干涉型緊固件。緊固件插入單元的主 要組件有用于送料的供料頭、帶編碼器的氣缸、插入和安裝的驅(qū)動(dòng)器等， 通過(guò)線性光柵編碼器（光刻尺）進(jìn)行 軸向定位，對(duì)緊固件的插入過(guò)程進(jìn)行 監(jiān)控和確認(rèn)，實(shí)時(shí)反饋緊固件的長(zhǎng) 度、方位、直徑、干涉水平和安裝速度等信息。

（6）鉚接單元分傳統(tǒng)的液壓式壓 鉚單元、新型電磁鉚接和電動(dòng)鉚接單元3種。元?jiǎng)恿︻^輕巧， 鉚接效率髙，鉚接千涉量均勻。電動(dòng) 鉚接單元采用滾柱絲杠伺服進(jìn)給技術(shù) 實(shí)現(xiàn)鉚接，具有高精度、高重復(fù)性且無(wú)油污染的特點(diǎn)。

（7）環(huán)槽釘安裝單元使用時(shí)先將 環(huán)槽釘插入，然后在釘尾一側(cè)自動(dòng)安 裝環(huán)圈并實(shí)現(xiàn)鉚接助 電磁鉚接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了環(huán)圈的自動(dòng)安裝，該技術(shù)普遍用于波音和空客大型民機(jī)壁板的自動(dòng)化裝配。

（8）抽釘安裝單元用于復(fù)合材料 結(jié)構(gòu)單面螺紋抽釘?shù)淖詣?dòng)安裝，已在 空客飛機(jī)復(fù)合材料平尾的自動(dòng)化裝配中應(yīng)用。

（9）銑平單元用于銑平無(wú)頭鉚釘、 補(bǔ)償頭鉚釘、冠頭鉚釘?shù)瘸尚魏蟮尼?頭和單面抽釘安裝后的凸出部分，保證飛機(jī)的良好氣動(dòng)外形。

（10）焊接單元用 于飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的自 動(dòng)化焊接裝配。目前應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)有激 光焊接、攪拌摩擦焊 等。

（11）照相檢測(cè)單元用于通過(guò)機(jī)器視覺(jué) 顯示、確認(rèn)和校準(zhǔn)加 工點(diǎn)的位置。

（12）法線檢測(cè)單元采用數(shù)個(gè)渦流傳感器或小型激光測(cè) 距儀進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量以確定工件加工點(diǎn) 的法線，反饋至機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào) 整以保證制孔的垂直度要求。

（13）孔檢測(cè)單元采用帶伺服驅(qū)動(dòng) 的探針測(cè)量孔的直徑和同心度。檢測(cè) 中通過(guò)接近開關(guān)預(yù)防碰撞，保護(hù)壁板 或探針免受損害。孔P數(shù)據(jù)通過(guò)機(jī)器反饋以便識(shí)別超差情況。

      國(guó)外飛機(jī)自動(dòng)化裝配技術(shù)已從由單臺(tái)數(shù)控自動(dòng)鉆鉚機(jī)和數(shù)控托架組成 的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)向由柔性裝配工裝、模塊化加工單元、數(shù)控定位系統(tǒng)(包 括機(jī)器人)、自動(dòng)送料系統(tǒng)和數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)等組成的柔性裝配系統(tǒng)發(fā) 展。柔性裝配系統(tǒng)主要包括機(jī)翼壁板 柔性裝配系統(tǒng)、翼梁柔性裝配系統(tǒng)、 復(fù)合材料尾翼柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)身壁 板柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)身環(huán)鉚自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)等。

(1)柔性壁板裝配系統(tǒng)已廣泛應(yīng) 用于空客系列飛機(jī)機(jī)翼壁板的裝配。 柔性翼梁裝配系統(tǒng)已用于大多數(shù)波音 民機(jī)翼梁大型構(gòu)件的自動(dòng)化裝配，它集成了電磁鉚接技術(shù)和運(yùn)動(dòng)磁軛裝配及技術(shù)，其最新的發(fā)展是E 5 0 00 (ASAT4)C -17第四代自動(dòng)化翼梁柔性裝配系統(tǒng)。上述柔性裝配系統(tǒng)的最 顯著特點(diǎn)是采用了電磁鉚接動(dòng)力頭和 行列式高速柱陣柔性裝配工裝，能適 應(yīng)不同規(guī)格和尺寸的壁板或翼梁的柔 性裝配

（2）德國(guó)BROTJE公司開發(fā)的機(jī)身壁板用了自動(dòng)環(huán)鉚 技術(shù)，在A380、B—737、C一 17等飛機(jī)機(jī)身壁板上得到了應(yīng)用。

(3) 復(fù)合材料升降舵柔性裝配系 統(tǒng)可完成后緣的測(cè)量和校準(zhǔn)、壁板鉆 孔和锪窩、鉚釘選擇和供給、注膠、 鉚接、壁板表面波紋度測(cè)量等過(guò)程。

(4)EI公司與空客英國(guó)公司聯(lián)合開發(fā)了一種機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)，用 于機(jī)翼壁板與骨架的裝配。該系統(tǒng)的 主要功能有：壓緊壁板、壁板厚度測(cè) 量、鉆孔、}檢測(cè)、插入，栓和環(huán)槽 釘并安裝公司開發(fā) 了一套用于A380尾翼扭力盒的自動(dòng)化裝配的Tricept805虛擬軸機(jī)器人裝配系統(tǒng)(制孔和安裝單面緊固等)。 德國(guó)開發(fā)了一種用于復(fù)合材料機(jī)身裝 配的機(jī)器人裝配系統(tǒng)。

現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)大量采用復(fù)合材 料、鈦合金等難加工材料，大型飛機(jī) 還對(duì)大尺寸孔的制備精度提出了更高 的要求，因此普遍采用了自動(dòng)化柔性 制孔技術(shù)，以滿足結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)壽命、隱身、互換性的要求。自動(dòng)制孔系統(tǒng)包 括機(jī)艙地板制孔系統(tǒng)、機(jī)翼壁板制孔 系統(tǒng)、長(zhǎng)桁柔性制孔系統(tǒng)、柔性跟蹤 制孔單元、小型移動(dòng)式自動(dòng)制孔單 元、機(jī)器人制孔系統(tǒng)等。

自動(dòng)鉆鉚技術(shù)從70年代起就普遍采用，目前國(guó)外飛機(jī)制造商仍有相當(dāng)大的裝配工作由常規(guī)的配有半自動(dòng) 或全自動(dòng)托架的、以液壓為動(dòng)力的自動(dòng)鉆鉚機(jī)完成，GEMCOR公司還開發(fā)了全電動(dòng)鉚它依靠電動(dòng)滾 柱絲桿線性動(dòng)力頭提供壓力來(lái)完成鉚 接。用全電動(dòng)鉚接取代液壓鉚接已成為自動(dòng)鉆鉚機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

6裝配的先進(jìn)檢測(cè)和試驗(yàn)技術(shù)

目前國(guó)外在裝配檢測(cè)和試驗(yàn)方面 采用了激光跟蹤定位和幾何尺寸檢 測(cè)、復(fù)合材料裝配件的自動(dòng)化無(wú)損探 傷、紅外照相檢測(cè)、飛機(jī)密封結(jié)構(gòu)先 進(jìn)泄漏檢測(cè)等技術(shù)。

為了保證連接的質(zhì)量,提高機(jī)體 的疲勞壽命，提高 生產(chǎn)效率，國(guó)外 軍、民機(jī)普遍采用 自動(dòng)化裝配技術(shù)，只是在自動(dòng)化難以實(shí)現(xiàn)的情況下，部分采用人工裝 配。

根據(jù)國(guó)內(nèi)飛 機(jī)裝配技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，參考國(guó)外軍、民機(jī)自動(dòng)化裝 配技術(shù)的總體應(yīng)用狀況,提出國(guó)內(nèi)飛 機(jī)裝配技術(shù)的發(fā)展建議：

（1）積極組織開發(fā)和配置自動(dòng)托架系統(tǒng)，加強(qiáng)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的研究， 提髙自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的應(yīng)用水平。

（2）發(fā)展柔性裝配技術(shù)，包括：

柔性裝配工裝技術(shù)

自動(dòng)化加工單元技術(shù)

裝配自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)；

自動(dòng)化裝配系統(tǒng)集成技術(shù)；

裝配數(shù)字化定位技術(shù)

數(shù)字化裝配工工藝規(guī)劃技術(shù)

（3）以國(guó)內(nèi)研制為主，結(jié)合引進(jìn) 國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)柔性裝配工裝、 加工單元和檢測(cè)單元的國(guó)產(chǎn)化，以滿足國(guó)內(nèi)航空工廠對(duì)飛機(jī)柔性裝配系統(tǒng) 所提出的大量需求。