飞机智能化装配关键技术

飞机智能化装配关键技术

贾宇飞

海军装备部  陕西省西安市710089

摘要：飞机装配是航空制造过程中至关重要的环节，直接影响着飞机的质量、性能和可靠性。然而，传统的人工装配方式存在劳动强度大、周期长、易出错等问题。因此，借助智能化技术实现飞机装配的自动化、智能化成为提高制造能力与质量的研究热点。本论文将重点探究飞机智能化装配的关键技术，以期为提高飞机装配效率与质量提供新思路和方法。本文主要分析飞机智能化装配关键技术。

关键词：飞机；智能；装配

引言

飞机智能化装配的关键技术是现代飞机制造业向智能化、高效化和可持续发展转型的重要方向，也是航空制造业实现“”高质量、高效益、低成本、可持续发展”要求的重要途径。通过应用数字化建模与仿真、自动化装配系统、智能感知与控制、装配工艺规划与优化等技术，可以显著提高飞机装配的效率、精度和质量，降低成本和风险。

1、智能制造

智能制造是指通过充分利用信息技术、物联网、人工智能等先进技术手段，实现制造过程的数字化、智能化和自动化。其目标是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和个性化定制能力，以满足市场的需求。智能制造涵盖了制造过程中的各个环节，包括产品设计、生产计划、物料采购、生产加工、质量控制、设备维护和供应链管理等。智能制造的实现主要基于工具平台、基础环境和数字模型三个方面的条件和资源。

通过使用CAD（计算机辅助设计）和CAE（计算机辅助工程）等软件工具，将产品的设计、工艺流程和设备进行数字化建模和仿真。这样可以在虚拟环境中评估和优化产品和生产过程，提前发现和解决问题，减少开发和调试时间，提高产品质量和生产效率。

通过在设备、工件和生产环境中部署传感器和通信设备，实现智能化监测和控制，这些传感器可以实时收集和传输数据，如温度、压力、振动等，以帮助优化生产过程和设备维护，提高生产效率和质量控制的准确性。

通过对大数据进行分析和利用机器学习和深度学习等人工智能技术，可以从海量的数据中提取有用的信息和模式，并为决策提供支持。这使得制造企业能够进行更精确的生产计划、实时的质量控制和预测性维护，以提高生产效率和减少故障风险。

2、飞机智能化装配技术特征

飞机智能化装配在技术上具有以下特点:

2.1自动化操作

飞机智能化装配通过采用自动化设备和机器人技术，实现装配过程的自动化操作。通过程序控制和传感器反馈，自动化装配系统可以完成复杂的装配任务，提高生产效率和质量，并降低人为错误的风险。

2.2过程柔性可调

飞机智能化装配技术具备灵活性，能够适应各种不同型号和规格的飞机装配需求。利用数字化建模和仿真技术，装配过程可以进行虚拟优化和调整，从而实现适应不同飞机配置和个性化要求的灵活装配。

2.3高度数据化

飞机智能化装配技术依赖于数据的收集、分析和应用。通过装配过程中的传感器、监测设备和数据管理系统，实时捕获和分析装配过程的数据，监控装配质量和进度。这样可以快速发现和解决问题，及时调整装配策略。

2.4多系统协同作业

飞机智能化装配技术强调与其他装配工具和系统之间的协同作业。通过数据共享和互连，不同装配工具和机器人可以实现协同操作和信息交流，提高装配精度和效率。此外，与供应链管理系统的协同，可以实现零件配送、库存管理和生产调度的优化。

3、飞机智能化装配关键技术

3.1自动化装配系统

自动化装配系统是一种应用机器人技术和自动化设备来完成飞机装配任务的系统。它通过预先编制的程序和传感器反馈，实现对装配过程的自动化控制和操作。采用自动化装配系统的优点在于:

1）通过使用自动化装配系统，可以大大加快装配速度，提高生产效率。机器人能够以更高的速度和精度执行装配任务，减少人工操作所需的时间，从而缩短整个装配周期。

2）自动化装配系统消除了由于人为因素造成的装配误差，保证了装配的一致性和精度。机器人具有高精度的定位和操作能力，可以确保零件的正确装配位置和质量要求的达到。

3）自动化装配系统可以进行危险或重复性高的任务，减少对工人的身体负担和潜在的伤害风险。这也有助于提高装配过程的安全性和工作环境的良好。

4）自动化装配系统的编程能力允许快速转换和适应不同类型和规格的飞机装配需求。这种灵活性可以帮助企业更好地应对市场需求变化和个性化定制的需求。

5）自动化装配系统通过利用机器人技术和自动化设备，可以加快装配速度，提高质量，降低成本，并提供安全和灵活的装配解决方案。它在飞机制造领域的应用，对于提升装配效率和质量起到至关重要的作用。

6）尽管自动化装配系统的初始投资较高，但在长期运行中，它可以显著减少人力成本和废品率。通过减少人工操作和降低人员培训成本，同时减少不合格或错误装配导致的废品数量，从而最终降低总体装配成本。

3.2智能感知与控制

智能感知与控制是指利用传感器技术和人工智能等先进技术手段，对环境、设备和装配过程等进行实时监测和感知，并通过自动控制和调整来实现智能化的装配过程。

通过设置各种传感器（如视觉传感器、力传感器、压力传感器等），可以实时感知装配环境和装配对象的状态，如零部件的位置、姿态、尺寸、表面质量等。通过数据采集和传输，装配系统能够获得关键信息，为后续的装配操作提供基础数据。通过感知装配过程中各个关键步骤的数据，可以实时监测装配过程的各项参数和指标，如装配速度、位置精度、零件匹配度等。同时，对于飞机结构的关键部位，如螺栓紧固力、焊接温度等，也可以进行实时监测和控制。基于感知到的环境和装配状态，智能感知与控制系统可以自动调整和校正装配机器人的动作和参数。通过实时的反馈信息，控制系统能够检测并纠正装配过程中的误差和偏差，提高装配精度和质量。

智能感知与控制系统也能够检测和识别装配过程中的异常情况和故障。一旦发现异常，系统可以及时采取措施，如自动停止装配、报警提示、自动重启等，以减少潜在风险和保证装配安全。

3.3装配工艺规划与优化

装配工艺规划与优化是指根据零部件和装配要求，制定合理的装配顺序、路径和步骤，并通过优化方法和技术进行装配过程的改进和提升。

1）根据零部件的特性、装配依赖关系和产品要求，确定合理的装配顺序。考虑到装配过程中的工序流畅性和便于操作，优先安排装配不易调整或影响其他操作的关键零部件。

2）综合考虑操作人员的工作空间、工具和设备的配置以及装配顺序，科学制定装配路径。通过分析零部件装配的最佳路径和姿态，可以最大限度地提高装配效率。选择适当的装配工具和设备是科学设计装配路径、实现工艺规划与优化的重要环节，优化工具和设备的选型、布置和调整，可以有效降低装配过程中的工作强度、提高装配精度、减少装配时间。

3）通过制定合理的检查和测试环节，实时监测装配过程，提前预警和纠正装配误差。可以利用传感器技术和自动控制手段来检测零部件的质量参数，根据产品质量参数的变化对装配工艺进行调整和优化。

4）借助数字化建模和仿真技术，可以在计算机上虚拟模拟装配过程，并通过优化算法和方法，对装配工艺进行多种方案的比较和评估。这有助于找到最优的工艺和优化装配过程，提高效率、降低成本。

装配工艺的规划与优化是一个不断演进的过程。需要引入持续改进的理念，定期评估装配工艺的效果，并根据反馈信息进行调整，以逐步改善工艺，提高装配质量和效率。

结束语

飞机制造业作为国家高科技产业的重点发展方向，需要紧跟“”加快数字化发展，建设数字化强国”的步伐和总体要求，而智能化装配技术的实施将有力地推动飞机制造业的转型升级，对于满足个性化定制需求、提高交付速度和适应可持续发展要求具有重要意义。未来，我们可以预见飞机智能化装配技术还会不断发展演进，以应对不断变化的市场需求和技术挑战。

参考文献：

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[2]科技部.智能制造科技发展“”十二五”专项规划.北京：中华人民共和国科学技术部,2018.

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[5]姚艳彬，邹方，刘华东．飞机智能装配技术[J]．航空制造技术，2014．