第5章 飞机装配工艺(总装)

（2）柔性工装
板件装配
板件 型架 外卡板
隔板
定位板
蒙皮
内卡板 夹紧件 桁条 定位板
以外卡板定位的部件（前机身）装配型架
简易工装
多点可调支撑结构
载荷(单独支撑) X轴行程 Y轴行程 Z轴行程 重复定位精度 (单轴) 重复定位精度(总量) 总精度 1.000 N 50mm. 1200mm. 600mm. 0.02mm / 轴 0.05mm (总量) 0.125mm
（1）定位与测量技术

水平测量：目前一般采用水平测量的方法来调整 和检验各部件间的相对位置。
基本过程是：在部件装配时，在部件表面规定的位置上， 按型架上专用指示器作出测量点的记号（涂红色的冲坑， 凸头或空心铆钉等），这些记号称为水平测量点，它实际 上是将飞机理论轴线转移到部件表面的测量依据。因此， 在测量过程中，只要检查这些点的相对位置数值，就可借 以确定部件间相对位置是否符合技术要求。

翼面测量图
机翼对称性检查
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新型测量设备

激光跟踪仪 室内GPS
夹具检查
激光跟踪仪
波音使用激光跟踪仪情况
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空客A340 A340-600RCT装配
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(Indoor GPS=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。 iGPS系统能够建立一个大尺寸的空间坐标系,据此进行坐 标测量、跟踪测量、准直定位、监视装配等测量任务
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％。

移动生产线——空客（视频）



波音公司已经开始在777飞机装配中使用移动装配生产线。到目前为止， 移动装配生产线还只应用于总装阶段，在生产过程中以每分钟1.6英寸 （4.1厘米）的稳定速度前行。 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。 除了生产率和质量得以提高外，还能够使制造人员工作起来更容易且更 安全。零件和工装能够在他们需要时及时精确地送达。 波音公司使用了一个与前起落架相连的拖车向前拉动飞机。拖车有一个 光纤传感器可沿着车间地面上的白线前行。
飞机机体各部件的对接和测量工作； 发动机的安装调整、油箱以及燃油和润滑系统的 安装试验，发动机操 纵系统的安装调整； 液压和冷气系统的设备、附件和导管的安装、敷设和试验 起落架及其收放机构、信号系统的安 装调整和试验 飞机操纵系统的安装调整 电气、无线电、仪表设备和电缆的安装、敷设和试验 高空救生设备的安装调整 特种设备的安装和试验
多点阵成形真空吸盘式柔性装配工装由一组立柱吸盘组成，吸盘在程 序控制下可进行三维移动定位，生成与装配件曲面完全符合并均匀分 布的吸附点阵，能精确、可靠地定位和夹持壁板。当产品外形发生变 化时，吸附点阵布局自动进行调整，可以适应不同的装配件外形。自 上世纪90 年代初开始，这种基于多点阵成形真空吸盘式柔性装配工装 技术已广泛应用于戴姆勒—奔驰宇航、波音、麦道、格鲁门、英宇航、 CASA、EADS/ 空客、庞巴迪宇航等公司军、民用飞机的柔性装配和 生产中。
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飞行器制造技术基础
5.5.1 飞机总装技术
第5章 飞机装配工艺（总装）
郭 宇
部件装配
飞机装配工艺
总装
南京航空航天大学 航空宇航制造工程系
（1）部件装配内容
装配工艺规程＝f（产品结构，技术条件，生产规模）
① 装配单元的划分 ② 确定装配基准和装配定位方法 ③ 选择保证准确度、互换性和装配 协调的工艺方法 ④ 确定各装配元素的供应技术状态 ⑤ 确定装配过程中的工序、工步组 成及各构造元素的装配顺序 ⑥ 选定所需的工具、设备和工艺装 备 ⑦ 零件、标准件、材料的配套 ⑧ 进行工作场地的工艺布置
多点可调支撑结构
可用于：钻铆、铣削、复材铺丝、激光切割等
立柱式三坐标阵列结构
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多点阵成形真空吸盘式柔性装配工装

（3）自动化装配技术
发达国家的飞机连接装配已由单台数控自动钻 铆机的配置向由多台数控自动钻铆机、托架系统配 置或由自动钻铆设备和带视觉系统的机器人、大型 龙门机器人、专用柔性工艺装备及坐标测量机等多 种设备、不同配置组成的的柔性自动装配系统发展。 自动制孔 自动钻铆机 柔性输送装置
圆周钻（Circunferential Driller Tool）
柔性轨道制孔系统

柔性自动装配系统精密自动钻铆技术（3）
基于柔性轨道的精密自动钻铆技术

柔性轨道制孔系统是一种重量 轻，便携式的四轴数控制孔设 备。 柔性的轨道经由真空杯吸附在 工件上。 柔性轨道系统贴合构件的外形， 只需进行二维编程。
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目前，iGPS系统所能达到的技术指标为: 测量范围2～80m； 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10 m工作区域内,测量精度为 0.12mm;在39m区域内,测量精度为0.25mm。
美国波音公司装配车间模拟图
A340 -水平尾翼装配线前缘柔性钻铆系统
（4）先进总装生产线

现代战斗机总装一般采用脉动式（Pulsed）或分 站式（Bay-build） 民用飞机总装常用移动生产线
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脉动式飞机总装生产线
类似汽车装配

移动生产线
例如：整个装配线可分成5个站位： 部件对接站位 电缆、导管安装及附件安装站位 机械系统调试站位 通电检查站位 交付站位 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。
实例: A380
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柔性自动装配系统精密自动钻铆技术（4）
基于自行走轻型机器人的精密自动钻铆技术

自动钻铆机
柔性工装自动钻铆
根据材料的不同，进给 速度，扭距和转速可控。 内置式金属切屑和碳纤 维粉尘去除装置。 双主轴系统，从机翼后 缘的顶面和底面进行钻 孔和钻沉头孔。 测量各种材料的厚度。 按照材料的厚度进行铆 钉长度的分类和插入。 通过Torres柔性夹具装 置来固定各种机翼部件
2、检验、移交
工作内容
1、对接接头或对接面的准确度的检验； 2、外形准确度的检验； 3、部件水平测量； 4、各系统、机构的安装质量检验和试验； 5、称重； 6、外表检查、部件完整性检查等。
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（2）飞机总装配内容

5.5.2 飞机装配新技术
（1）定位与测量技术 （2）柔性工装 （3）自动化装配技术 （4）自动化装配生产线 （5）数字样机技术
空客A380使用激光跟踪仪
iGPS工作原理:

飞机装配过程中室内GPS的总体布局
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。
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Indoor GPS自行开 发的软件或第三方测量软件（如SA、Metrolog II、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。
零件数模
零件数模
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Delmia下的装配可达性检验
待装配 零件 装配路径
总装实例
待装配 的零件 零件的装 配路径
人的行 走路径

装配操作人员沿装配路径进行装配示意
零件沿路径 装配到位
零件最终 装配到位
A380装配
谢
谢！
B737装配
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用定位孔定位的机身尾段型架
按内型板定位的中翼装配型架
SERRA PROPRIETARY
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ARJ21装配用到的多点可调支撑结构
行列式柔性装配工装
行列式柔性装配工装是 Electroimpact公司开发的、被称 为“行列式高速柱阵”的柔性 装配工装系统。它已广泛用于 空客系列飞机的机翼壁板和波 音公司大型军民用飞机翼梁的 柔性装配生产中。在空客系列 飞机机翼壁板柔性装配工装上 可完成 A330/340、 A319/320/321、A300 等系列飞 机机翼壁板的装配，它具有模 块化（RRS 特性）、数字化、 自动化的特点。最新的A380飞 机也采用了此类装配工装。
部件最后精加工，检验及移交
1、最后精加工
目的 满足部件对接的互换、协调要求，保证各部件之间相对位置的准 确度。
部件工艺分离面图表
部 件 装 配 方 案
部件装配图表（装配 流程图） 装配指令性工艺规程 工艺装备协调图表 工艺装备品种表
工作内容
主要对接接头、配合面的精加工。
设备
单独的精加工型架 部件装配型架内的精加工设备（专用钻模、靠模）
（4）数字样机工程分析
①空间结构分析 ②运动分析 ③装配模拟分析 ④人机工程 ⑤数字样机的优化 ⑥重量分析 ⑦维修性模拟 ⑧工艺性评估
数字化预装配建模与仿真
可装配性分析评价 装配干涉碰撞检查 软 件 装配序列规划 装配路径规划 环 产品装配模型信息获取 境
约束
零件数模
零件数模
约 束
关 系
装配模型
硬 件