【文章內容簡介】 ?跟蹤系統(tǒng) 在對產品進行了全數字化定義后，這些子系統(tǒng)才能被有機地集成在一起，而這些系統(tǒng)的初始數據都來自產品協(xié)同設計組的綜合工作說明系統(tǒng) IWS。 IWS中包括產品結構、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構、制造方法、工藝規(guī)范以及有關材料參數等多項信息。經自動零件發(fā)放系統(tǒng)后，產品信息即可實現(xiàn)對公司各職能部門的共享。 36 飛機數字化裝配系統(tǒng) 數字化裝配系統(tǒng) (Digital Assembly System， DAS)以數字化裝配技術為支撐，體現(xiàn)了數字化裝配工藝技術、數字化柔性裝配工裝技術、光學檢測與補償系統(tǒng)、數字化鉆鉚技術及數字化集成控制技術等多種先進技術的綜合應用。 數字化裝配技術在飛機裝配過程中實現(xiàn)裝配的數字化、柔性化、信息化、模塊化和自動化，將傳統(tǒng)的依靠手工或專用型架、夾具的裝配方式轉變?yōu)閿底只难b配方式，將傳統(tǒng)裝配模式下的模擬量傳遞模式改為數字量傳遞模式，使裝配質量和裝配效率大幅度提高。 37 飛機數字化裝配系統(tǒng) 部件 (段 )數字化裝配系統(tǒng) 部件數字化對接總裝配系統(tǒng) 飛機數字化裝配系統(tǒng)涉及到的技術 應用產品數字化定義，基于數字化標準工裝的協(xié)調技術 數字化模擬仿真技術 軟件技術 自動化控制和機械隨動定位技術 數字化測量技術 飛機數字化裝配系統(tǒng)針對飛機機體結構特點，綜合應用這些技術形成飛機無型架定位數字化裝配集成系統(tǒng)，實現(xiàn)機體主要結構的無型架定位數字化裝配及部件數字化對接總裝配工作；實現(xiàn)裝配過程中定位、調整、夾緊等工作的數字化控制。 從而實現(xiàn)產品數字化定義、數字化測量和數字化裝配的有效集成。 38 以下機翼外翼與中央翼盒段數字化對接為例說明飛機數字化裝配系統(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數字化測量裝置測量外翼的基準點，測得的數據送到計算機中，經測量軟件分析后，分析結果再輸入到定位件控制器，然后在驅動定位器上調整外翼的位置 ,直到外翼調整到所需位置后。 ⑤ 進行鉆孔連接裝配 39 機身段數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。機身段部件的調整是由幾個機械隨動定位器根據激光跟蹤儀測得的數據，隨時調整機身段在 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 數字化標準工裝 數字化標準工裝 DMT（ Digital Master Tooling） 是包含產品 協(xié)調部位幾何形狀和尺寸的數學模型 ，它利用產品3D 數字化模型和統(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)調所有零件加工工裝、部段內部裝配工裝、部段間裝配工裝和檢驗工裝的數字量標準，是保證生產用工藝裝備之間、生產工藝裝備與產品之間、產品部件和組件之間的尺寸和形狀協(xié)調互換的重要依據。 44 數字化標準工裝協(xié)調方法（也稱數字化協(xié)調方法），是一種先進的基于數字化標準工裝定義的協(xié)調互換技術，它能保證生產用工藝裝備之間、生產工藝裝備與產品之間、產品部件和組件之間的尺寸和形狀的協(xié)調互換。 數字化標準工裝協(xié)調法需通過數字化工裝設計、數字化制造和測量系統(tǒng)來實現(xiàn)。 利用數控加工、成型制造出零件外形和所有的定位元素。 在工裝制造時，通過數字測量系統(tǒng)（如激光跟蹤儀、電子經緯儀、數字照相測量和室內GPS 等設備）實時監(jiān)控、測量工裝或產品上相關控制點（關鍵特性點）的位置，建立起產品零部件基準坐標系統(tǒng)，并在此坐標系統(tǒng)中將工裝或產品上關鍵特征點的測量數據和 3D 模型定義數據直接進行比較，分析出空間測量數值與理論數據的偏差情況，作為檢驗產品是否合格及進一步調整的依據。 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品本身特征， 基于飛機產品數字化定義， 通過對飛機柔性裝配流程、數字化裝配技術、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； 提高飛機裝配質量、提高裝配速度； 降低飛機裝配成本； 適應多品種產品（飛機）生產裝配要求。 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構相近的產品所使用的工裝； 柔性工裝的結構是針對產品結構在一定范圍內的變化進行零、組件工裝的調節(jié)或局部重組； 可以適應相近的不同機型的產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 ） 數字化裝配工裝實現(xiàn)柔性的方式主要是調整動態(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，通過調整轉接器自由度、調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。 依據飛機產品的不同需要而設計，具有多個自由度，通過可調轉接器依附于靜態(tài)框架上，根據不同的產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、數字化柔性裝配工裝的定位 ? 在數字化環(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)把定位數據傳 遞給裝配定位執(zhí)行機構 機械隨動定位裝置（機構） 即 該裝置中的伺服驅動機構帶動自動化定位機構對裝配件進行調整和支撐，實現(xiàn)裝配件的定位。 自動化定位機構依靠控制系統(tǒng)的控制來同時協(xié)調 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，控制機械隨動定位裝置的運動 。 如圖 517所示 51 圖 517數字化柔性裝配工裝的控制策略 數字化集成 控制系統(tǒng) 機構隨動 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構，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外飛機制造業(yè)數字化制造的大趨勢 。 ? 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需求，戰(zhàn)時能迅速擴大生產能力，而且產品質優(yōu)價廉 。 53 ? 從產品設計到工裝設計直至裝配過程實施，需要一整套裝配質量精確控制技術，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的工作狀態(tài)，此裝配工作站除了其主體結構外，其余多數是機身蒙皮壁板組件的定位機構。 圖 519所示為具有柔性夾具的壁板數控鉆孔單元，也是大型壁板精確加工技術所需的必要設備。 54 數字化測量與定位技術 ? 現(xiàn)代先進的數字化測量技術不僅用在產品的最后檢驗中，更重要的是應用到工藝裝備和產品的生產過程中，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字化測量系統(tǒng)有以下幾種： ? 數控坐標測量機 (N/C Coordinate Measuring Machine) ? 電子經緯儀測量系統(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) ? 數字照相測量系統(tǒng) (Digital Camera Systems) ? 室內 GPS系統(tǒng) (Indoor GPS Systems) 55 以下是幾種典型的數字測量系統(tǒng)的工作應用情況。 ? 這些數字化測量系統(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件，它們是飛機數字化裝配系統(tǒng)的重要組成部分，也是飛機數字化裝配的關鍵技術之一。 56 一、電子經緯儀測量系統(tǒng) ? 計算機輔助電子經緯儀 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)以兩臺經緯儀為例來說明光學視線在空間的交匯原理。 57 ? 兩臺經緯儀分別設站于 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，由此構成的測量坐標系如圖。 通過 A、 B兩處的經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