【文章內(nèi)容簡介】 ?跟蹤系統(tǒng) 在對產(chǎn)品進行了全數(shù)字化定義后，這些子系統(tǒng)才能被有機地集成在一起，而這些系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)都來自產(chǎn)品協(xié)同設計組的綜合工作說明系統(tǒng) IWS。 IWS中包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造工藝、工裝設計等方面的信息，由它進一步生成自動零件表 APL，在 APL表中有詳細的零部件結(jié)構(gòu)、制造方法、工藝規(guī)范以及有關材料參數(shù)等多項信息。經(jīng)自動零件發(fā)放系統(tǒng)后，產(chǎn)品信息即可實現(xiàn)對公司各職能部門的共享。 36 飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng) 數(shù)字化裝配系統(tǒng) (Digital Assembly System， DAS)以數(shù)字化裝配技術為支撐，體現(xiàn)了數(shù)字化裝配工藝技術、數(shù)字化柔性裝配工裝技術、光學檢測與補償系統(tǒng)、數(shù)字化鉆鉚技術及數(shù)字化集成控制技術等多種先進技術的綜合應用。 數(shù)字化裝配技術在飛機裝配過程中實現(xiàn)裝配的數(shù)字化、柔性化、信息化、模塊化和自動化，將傳統(tǒng)的依靠手工或?qū)Ｓ眯图?、夾具的裝配方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化的裝配方式，將傳統(tǒng)裝配模式下的模擬量傳遞模式改為數(shù)字量傳遞模式，使裝配質(zhì)量和裝配效率大幅度提高。 37 飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng) 部件 (段 )數(shù)字化裝配系統(tǒng) 部件數(shù)字化對接總裝配系統(tǒng) 飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)涉及到的技術 應用產(chǎn)品數(shù)字化定義，基于數(shù)字化標準工裝的協(xié)調(diào)技術 數(shù)字化模擬仿真技術 軟件技術 自動化控制和機械隨動定位技術 數(shù)字化測量技術 飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)針對飛機機體結(jié)構(gòu)特點，綜合應用這些技術形成飛機無型架定位數(shù)字化裝配集成系統(tǒng)，實現(xiàn)機體主要結(jié)構(gòu)的無型架定位數(shù)字化裝配及部件數(shù)字化對接總裝配工作；實現(xiàn)裝配過程中定位、調(diào)整、夾緊等工作的數(shù)字化控制。 從而實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化定義、數(shù)字化測量和數(shù)字化裝配的有效集成。 38 以下機翼外翼與中央翼盒段數(shù)字化對接為例說明飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)的工作原理 ①將外翼和中央翼盒段組件準備好 ②把中央翼盒段定位固定到準確位置上 ③把外翼放置到定位器上 ④數(shù)字化測量裝置測量外翼的基準點，測得的數(shù)據(jù)送到計算機中，經(jīng)測量軟件分析后，分析結(jié)果再輸入到定位件控制器，然后在驅(qū)動定位器上調(diào)整外翼的位置 ,直到外翼調(diào)整到所需位置后。 ⑤ 進行鉆孔連接裝配 39 機身段數(shù)字化裝配原理與上述原理相近，所不同之處在于機身段是由蒙皮壁板組件裝配而成的。機身段部件的調(diào)整是由幾個機械隨動定位器根據(jù)激光跟蹤儀測得的數(shù)據(jù)，隨時調(diào)整機身段在 X、 Y和 Z方向上的位置而實現(xiàn)定位。 40 例如， B747 飛機機身部件的數(shù)字化對接總裝配中共有 13 套自動化工裝，用了 200 個以上的機械隨動定位裝置（數(shù)字化定位器），配有大約700 個軸的伺服馬達。圖 514為 B747飛機機身數(shù)字化裝配工作站。 什么是 CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM，并簡述它們之間的關系 41 42 2023/2/26 現(xiàn)代飛行器制造工藝學 航空科學與工程學院 教師： 何景武 辦公地點：新主樓 C座 C1120室 聯(lián)系電話： 82338732 電子信箱： 上課地點 （三 ）號樓 403 教室 上課周次、時間：每周五，第五、六節(jié)課 43 數(shù)字化標準工裝 數(shù)字化標準工裝 DMT（ Digital Master Tooling） 是包含產(chǎn)品 協(xié)調(diào)部位幾何形狀和尺寸的數(shù)學模型 ，它利用產(chǎn)品3D 數(shù)字化模型和統(tǒng)一的坐標基準系統(tǒng)（包括坐標系統(tǒng)、各種基準、主幾何模型、裝配尺寸及公差等裝配元素）作為設計、制造、檢驗和協(xié)調(diào)所有零件加工工裝、部段內(nèi)部裝配工裝、部段間裝配工裝和檢驗工裝的數(shù)字量標準，是保證生產(chǎn)用工藝裝備之間、生產(chǎn)工藝裝備與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品部件和組件之間的尺寸和形狀協(xié)調(diào)互換的重要依據(jù)。 44 數(shù)字化標準工裝協(xié)調(diào)方法（也稱數(shù)字化協(xié)調(diào)方法），是一種先進的基于數(shù)字化標準工裝定義的協(xié)調(diào)互換技術，它能保證生產(chǎn)用工藝裝備之間、生產(chǎn)工藝裝備與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品部件和組件之間的尺寸和形狀的協(xié)調(diào)互換。 數(shù)字化標準工裝協(xié)調(diào)法需通過數(shù)字化工裝設計、數(shù)字化制造和測量系統(tǒng)來實現(xiàn)。 利用數(shù)控加工、成型制造出零件外形和所有的定位元素。 在工裝制造時，通過數(shù)字測量系統(tǒng)（如激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀、數(shù)字照相測量和室內(nèi)GPS 等設備）實時監(jiān)控、測量工裝或產(chǎn)品上相關控制點（關鍵特性點）的位置，建立起產(chǎn)品零部件基準坐標系統(tǒng)，并在此坐標系統(tǒng)中將工裝或產(chǎn)品上關鍵特征點的測量數(shù)據(jù)和 3D 模型定義數(shù)據(jù)直接進行比較，分析出空間測量數(shù)值與理論數(shù)據(jù)的偏差情況，作為檢驗產(chǎn)品是否合格及進一步調(diào)整的依據(jù)。 45 飛機柔性裝配系統(tǒng) 飛機柔性裝配技術是考慮裝配對象變化較快的航空產(chǎn)品本身特征， 基于飛機產(chǎn)品數(shù)字化定義， 通過對飛機柔性裝配流程、數(shù)字化裝配技術、裝配工裝設計、裝配工藝優(yōu)化、自動定位與控制技術、測量、精密鉆孔、伺服控制、夾持等的綜合， 以實現(xiàn)飛機零部件快速精確的定位和裝配，減少裝配工裝種類和數(shù)量的裝配技術。 飛機柔性裝配技術的優(yōu)點： 提高裝配效率和裝配準確度； 提高裝配工作的快速響應能力，縮短飛機裝配周期； 提高飛機裝配質(zhì)量、提高裝配速度； 降低飛機裝配成本； 適應多品種產(chǎn)品（飛機）生產(chǎn)裝配要求。 46 柔性裝配技術的組成 47 一、柔性裝配的工裝 柔性工裝的特點： 柔性裝配的工裝是針對某類結(jié)構(gòu)相近的產(chǎn)品所使用的工裝； 柔性工裝的結(jié)構(gòu)是針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)的變化進行零、組件工裝的調(diào)節(jié)或局部重組； 可以適應相近的不同機型的產(chǎn)品零件加工或裝配工裝的需要，使其變?yōu)榫哂幸欢ǖ?“ 柔性 ” ，以達到一套工裝經(jīng)過少量變化便可適應多種機型零件加工或裝配的需要； 可以大量減少工裝設計制造周期、降低工裝研制成本； 最終目的：一工裝 “ 多用途 ” 。 48 柔性裝配工藝 （ 按功能劃分 ） 數(shù)字化裝配工裝實現(xiàn)柔性的方式主要是調(diào)整動態(tài)模塊或者更換動態(tài)模塊，對于不同的壁板部件裝配，按照具體部件裝配的要求增加或減少柔性夾持模塊，通過調(diào)整轉(zhuǎn)接器自由度、調(diào)整卡板的形狀或者更換卡板，使之適應具體特征的要求 靜態(tài)框架 動態(tài)模塊 靜態(tài)框架由模塊化框架、標準零件和連接件組合而成。 依據(jù)飛機產(chǎn)品的不同需要而設計，具有多個自由度，通過可調(diào)轉(zhuǎn)接器依附于靜態(tài)框架上，根據(jù)不同的產(chǎn)品特征而配置不同的動態(tài)模塊。 49 以飛機壁板類零件為例，數(shù)字化柔性裝配工裝的功能模塊分解如圖 壁板類裝配零件 50 二、數(shù)字化柔性裝配工裝的定位 ? 在數(shù)字化環(huán)境下，柔性工裝的定位不再依靠工裝上的固定定位器，而采用獨立的一套定位系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)把定位數(shù)據(jù)傳 遞給裝配定位執(zhí)行機構(gòu) 機械隨動定位裝置（機構(gòu)） 即 該裝置中的伺服驅(qū)動機構(gòu)帶動自動化定位機構(gòu)對裝配件進行調(diào)整和支撐，實現(xiàn)裝配件的定位。 自動化定位機構(gòu)依靠控制系統(tǒng)的控制來同時協(xié)調(diào) 多個機械隨動裝置 的運動，保證以確定方式、可預見地移動飛機零件，一級操作用戶可以通過圖形用戶界面顯示零件的位置坐標，然后設定控制參數(shù)，控制機械隨動定位裝置的運動 。 如圖 517所示 51 圖 517數(shù)字化柔性裝配工裝的控制策略 數(shù)字化集成 控制系統(tǒng) 機構(gòu)隨動 定位裝置 52 柔性裝配技術特點 ? 柔性裝配技術與使用大量專用型架的傳統(tǒng)裝配技術相比不僅能夠適應不同的部件對象，還能大幅度提高裝配精度。 ? 模塊化工裝夾具技術和可重構(gòu)工裝夾具技術決定了適合不同部件對象的夾緊方式和夾緊結(jié)構(gòu)，因此，直接關系到柔性裝配技術的實現(xiàn)。 ? 柔性裝配之所以能夠適應不同的部件對象，數(shù)字化精確測量與定位技術也是關鍵。 ? 飛機柔性裝配技術的應用是當前國內(nèi)外飛機制造業(yè)數(shù)字化制造的大趨勢 。 ? 采用柔性制造技術的企業(yè)，平時能滿足品種多變而批量很小的生產(chǎn)需求，戰(zhàn)時能迅速擴大生產(chǎn)能力，而且產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價廉 。 53 ? 從產(chǎn)品設計到工裝設計直至裝配過程實施，需要一整套裝配質(zhì)量精確控制技術，以確保最終裝配時的精確定位，提高裝配精度。 圖 518為裝配工作站的定位機構(gòu)的工作狀態(tài)，此裝配工作站除了其主體結(jié)構(gòu)外，其余多數(shù)是機身蒙皮壁板組件的定位機構(gòu)。 圖 519所示為具有柔性夾具的壁板數(shù)控鉆孔單元，也是大型壁板精確加工技術所需的必要設備。 54 數(shù)字化測量與定位技術 ? 現(xiàn)代先進的數(shù)字化測量技術不僅用在產(chǎn)品的最后檢驗中，更重要的是應用到工藝裝備和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，它在很大程度上改變了飛機零件的制造和裝配方法。在飛機制造中常使用的數(shù)字化測量系統(tǒng)有以下幾種： ? 數(shù)控坐標測量機 (N/C Coordinate Measuring Machine) ? 電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng) (Multi Theodolite System) ? 光學準則儀系統(tǒng) (Alignment of optical systems) ? 激光自動跟蹤儀系統(tǒng) (Laser Tracker System) ? 激光雷達掃描儀 (Laser Scanners) ? 數(shù)字照相測量系統(tǒng) (Digital Camera Systems) ? 室內(nèi) GPS系統(tǒng) (Indoor GPS Systems) 55 以下是幾種典型的數(shù)字測量系統(tǒng)的工作應用情況。 ? 這些數(shù)字化測量系統(tǒng)在飛機裝配線中主要用來測量和定位各種工藝裝備，或直接用來定位飛機的被裝配構(gòu)件，它們是飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)的重要組成部分，也是飛機數(shù)字化裝配的關鍵技術之一。 56 一、電子經(jīng)緯儀測量系統(tǒng) ? 計算機輔助電子經(jīng)緯儀 CAT（ Computer Aided Theodolite）系統(tǒng)是國外八十年代發(fā)展起來的一種先進的測量系統(tǒng)，它集光學、電子和計算機技術為一體，廣泛用于工業(yè)的精密測量，特別是在飛機部件裝配型架的安裝工作中十分有效。在我國與美國合作生產(chǎn)的 MD90和 B737－700飛機部件中都采用了這一先進的 CAT工業(yè)測量系統(tǒng)，收到了良好的效果。 ? CAT系統(tǒng)由電子經(jīng)緯儀、計算機、標尺、觀測目標、腳架、目標適配器等組成。 CAT系統(tǒng)是利用電子經(jīng)緯儀的光學視線在空間的前方進行交匯形成測量角來完成測量的，現(xiàn)以兩臺經(jīng)緯儀為例來說明光學視線在空間的交匯原理。 57 ? 兩臺經(jīng)緯儀分別設站于 A、 B兩處，它們的高度不同，其高度差為 h， A、 B兩點間水平距離為 b， 其坐標系統(tǒng)以 A點為原點 ， AB連線在水平方向的投影為 x軸，過 A點沿鉛垂方向為 z軸，以右手法則確定 y軸，由此構(gòu)成的測量坐標系如圖。 通過 A、 B兩處的經(jīng)緯儀互瞄及分別觀測目標 P，得到的觀測值（角度值）通過三角運算，就可以計算出被觀測點 P的坐標值