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[摘 要]本论文针对国内某大型客机中央翼盒段典型结构件的装配进行数字化装配系统技术研究。研究内容包括：装配系统总体技术方案和关键技术方案设计。对数字化装配单元从设计到安装和检测进行了全流程的技术研究。
[关键词]数字化装配；精益布局；物流仿真
中图分类号：TP629 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0360-01
一、意义
国内某大型客机的设计寿限要求达到双九万，这对飞机装配质量提出了极高的要求，采用传统装配工艺方案进行装配制造已经不能满足设计长寿命连接的技术要求和生产节拍要求。大型客机中央翼盒连接外翼与机身，是整个飞机的重要基准件、承力件和油箱区，其安装位置精度直接决定了大型客机机翼的位置度和对称性。
大型客机中央翼盒上下壁板为厚铝合金喷丸壁板，上下缘条为钛合金制造，前后梁腹板为预拉伸板整体机加制造。不同零组件间的定位和制孔难度大，传统手工制孔方式难以满足中央翼盒装配要求，为满足长寿命、高精度和高效率的设计/制造需求，因此必须进行先进部件装配技术的研究，变革传统部件的装配模式，应用数字化装配技术和检测技术完成中央翼结构装配，保证产品的制造质量。
国外飞机制造企业的数字化装配技术已经发展成熟并广泛投入生产，进行大型客机中央翼盒数字化装配系统技术的研究具有相当重要的经济价值和战略意义。
1、产品简介
中央翼为由壁板、梁、肋等组件组成的封闭式盒体结构。在进行工艺结构化分时，要充分考虑到设计结构、工艺流程和油箱的气密性要求，合理分块。
按中央翼结构设计特点可将中央翼划分为：中央翼上壁板、中央翼下壁板、前梁、后梁、对接框、总装等装配单元。
中央翼结构示意图
2、中央翼装配流程设计
在中央翼装配流程设计时，要按照结构设计特点和装配单元的工艺划分，考虑引入自动化装配技术，将工艺设计贯穿到工程设计之中，合理规划各装配单元的装配顺序和装配节点。
由于中央翼结构为封闭式，必须考虑装配的可实施性，选好通路和封闭口，合理规划流程，便于工人实施。
3、装配系统精益布局和物流仿真设计
在DELMIA环境中建立厂房、工装、行车、辅助设备等制造资源，以工艺流程未主线进行生产整体运行状态仿真，检查生产线要素的完备情况、布局物流的合理性等。达到装配系统规划精益化。
4、装配系统产能分析
裝配系统的产能可定义为在单位生产周期（如一年）内，在生产组织流程划分、资源配置、零件供应等各方面生产条件稳定的前提下，经过综合平衡后所能生产出的质量合格、满足客户要求的最大产品数量。产能分析是装配生产线规划设计的基础工作，也是指导生产线规划的依据之一。准确的产能分析结果对装配制造过程的节拍控制和生产过程管理具有重要的参考价值。对于装配生产线来说，在其布局和组织条件给定的前提下准确计算站位产能并合理进行优化平衡，以便在生产线规划阶段就考虑到未来生产线运营的顺畅，保障节拍拉动下的生产均衡。结合中央翼盒数字化装配系统的工艺流程和布局对工时效率进行分析，满足年产24架份的节拍需求。
二、技术方案
1、中央翼数字化装配定位方案设计
中央翼装配工装采用模块化装夹与定位，
·上、下缘条以外翼侧外形与立筋面为基准定位；
·三叉接头以外翼侧外形、端头和立筋面为基准定位；
·1号肋腹板以肋轴线面和肋腹板上的系统孔为基准定位。
2、中央翼数字化装配自动制孔方案设计
中央翼在装配过程中，制孔部位包括：上、下壁板和前、后梁缘条连接处制孔；展向梁和上、下壁板上的长桁连接处制孔；1#肋上/下缘条和上/下壁板连接处制孔；1#肋前/后三叉接头和前/后梁连接处制孔；1#肋腹板和缘条连接处制孔；且制孔连接部位包含大量钛-铝合金夹层结构，夹层厚度大，制孔困难，
传统装配过程中大量采用手工制孔，制孔速度、制孔精度难以保证，容易出现偏孔、斜孔、孔壁表面质量差和出口毛刺大等现象。难以实现高精度高质量制孔，最终影响飞机装配质量。需要对中央翼盒采用自动制孔技术，制定详细自动制孔技术方案，保证设备的自动制孔率不低于80%，改善各连接点的技术状态，提高制孔效率并保证质量。
中央翼装配单元示意图
3、中央翼自动运输技术方案设计
在中央翼数字化装配系统中，飞机零件部件重量较大，且零组件进入生产线的定位要求需满足数字化装配要求，定位精度高，而不是简单的搬运，这时依靠人工或吊运就不能实现物流的需求。需采用智能运输设备，用于中央翼盒在预装站位和自动制孔站位间的运输及辅助定位，同时用于自动制孔过程中水平旋转中央翼部件，实现自动制孔设备的可达性。
4、中央翼数字化测量技术方案设计
为提高飞机装配质量，确保飞机装配精度，利用先进的测量技术和方法进行中央翼盒装配过程控制，使产品最终几何特性达到设计要求
中央翼盒产品尺寸大，协调关系复杂。飞机壁板类组件刚性差、柔性大。在进行中央翼盒组件装配过程中，需要使用激光跟踪仪对产品进行测量，检查产品实际尺寸和理论尺寸的之间的偏差。在进行总装装配时，需要使用跟踪仪测量飞机产品的实际位，以帮助判定各组件能否在满足容差要求的情况下，装配成中央翼盒产品。在装配完成后还需进行关键特性数据测量，进行质量检查控制，避免传递误差。
数字化测量示意
通过本论文研究实现中央翼盒数字化装配系统的功能，形成一套完整的数字化装配系统研制技术方案。
1、形成中央翼盒数字化装配系统总体方案，包括中央翼装配单元划分，中央翼装配流程设计，装配系统精益布局和物流仿真设计、装配系统工时分析。2、制定中央翼盒定位技术方案。3、制定中央翼盒的自动化制孔方案。4、制定中央翼盒的自动化运输方案。5、制定中央翼盒的数字化测量方案。
参考文献
[1]何胜强.大型飞机数字化装配技术与装备/航空工业出版社，2013.9
[2]冯子明.飞机数字化装配技术/航空工业出版社，2015.10
[关键词]数字化装配；精益布局；物流仿真
中图分类号：TP629 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0360-01
一、意义
国内某大型客机的设计寿限要求达到双九万，这对飞机装配质量提出了极高的要求，采用传统装配工艺方案进行装配制造已经不能满足设计长寿命连接的技术要求和生产节拍要求。大型客机中央翼盒连接外翼与机身，是整个飞机的重要基准件、承力件和油箱区，其安装位置精度直接决定了大型客机机翼的位置度和对称性。
大型客机中央翼盒上下壁板为厚铝合金喷丸壁板，上下缘条为钛合金制造，前后梁腹板为预拉伸板整体机加制造。不同零组件间的定位和制孔难度大，传统手工制孔方式难以满足中央翼盒装配要求，为满足长寿命、高精度和高效率的设计/制造需求，因此必须进行先进部件装配技术的研究，变革传统部件的装配模式，应用数字化装配技术和检测技术完成中央翼结构装配，保证产品的制造质量。
国外飞机制造企业的数字化装配技术已经发展成熟并广泛投入生产，进行大型客机中央翼盒数字化装配系统技术的研究具有相当重要的经济价值和战略意义。
1、产品简介
中央翼为由壁板、梁、肋等组件组成的封闭式盒体结构。在进行工艺结构化分时，要充分考虑到设计结构、工艺流程和油箱的气密性要求，合理分块。
按中央翼结构设计特点可将中央翼划分为：中央翼上壁板、中央翼下壁板、前梁、后梁、对接框、总装等装配单元。
中央翼结构示意图
2、中央翼装配流程设计
在中央翼装配流程设计时，要按照结构设计特点和装配单元的工艺划分，考虑引入自动化装配技术，将工艺设计贯穿到工程设计之中，合理规划各装配单元的装配顺序和装配节点。
由于中央翼结构为封闭式，必须考虑装配的可实施性，选好通路和封闭口，合理规划流程，便于工人实施。
3、装配系统精益布局和物流仿真设计
在DELMIA环境中建立厂房、工装、行车、辅助设备等制造资源，以工艺流程未主线进行生产整体运行状态仿真，检查生产线要素的完备情况、布局物流的合理性等。达到装配系统规划精益化。
4、装配系统产能分析
裝配系统的产能可定义为在单位生产周期（如一年）内，在生产组织流程划分、资源配置、零件供应等各方面生产条件稳定的前提下，经过综合平衡后所能生产出的质量合格、满足客户要求的最大产品数量。产能分析是装配生产线规划设计的基础工作，也是指导生产线规划的依据之一。准确的产能分析结果对装配制造过程的节拍控制和生产过程管理具有重要的参考价值。对于装配生产线来说，在其布局和组织条件给定的前提下准确计算站位产能并合理进行优化平衡，以便在生产线规划阶段就考虑到未来生产线运营的顺畅，保障节拍拉动下的生产均衡。结合中央翼盒数字化装配系统的工艺流程和布局对工时效率进行分析，满足年产24架份的节拍需求。
二、技术方案
1、中央翼数字化装配定位方案设计
中央翼装配工装采用模块化装夹与定位，
·上、下缘条以外翼侧外形与立筋面为基准定位；
·三叉接头以外翼侧外形、端头和立筋面为基准定位；
·1号肋腹板以肋轴线面和肋腹板上的系统孔为基准定位。
2、中央翼数字化装配自动制孔方案设计
中央翼在装配过程中，制孔部位包括：上、下壁板和前、后梁缘条连接处制孔；展向梁和上、下壁板上的长桁连接处制孔；1#肋上/下缘条和上/下壁板连接处制孔；1#肋前/后三叉接头和前/后梁连接处制孔；1#肋腹板和缘条连接处制孔；且制孔连接部位包含大量钛-铝合金夹层结构，夹层厚度大，制孔困难，
传统装配过程中大量采用手工制孔，制孔速度、制孔精度难以保证，容易出现偏孔、斜孔、孔壁表面质量差和出口毛刺大等现象。难以实现高精度高质量制孔，最终影响飞机装配质量。需要对中央翼盒采用自动制孔技术，制定详细自动制孔技术方案，保证设备的自动制孔率不低于80%，改善各连接点的技术状态，提高制孔效率并保证质量。
中央翼装配单元示意图
3、中央翼自动运输技术方案设计
在中央翼数字化装配系统中，飞机零件部件重量较大，且零组件进入生产线的定位要求需满足数字化装配要求，定位精度高，而不是简单的搬运，这时依靠人工或吊运就不能实现物流的需求。需采用智能运输设备，用于中央翼盒在预装站位和自动制孔站位间的运输及辅助定位，同时用于自动制孔过程中水平旋转中央翼部件，实现自动制孔设备的可达性。
4、中央翼数字化测量技术方案设计
为提高飞机装配质量，确保飞机装配精度，利用先进的测量技术和方法进行中央翼盒装配过程控制，使产品最终几何特性达到设计要求
中央翼盒产品尺寸大，协调关系复杂。飞机壁板类组件刚性差、柔性大。在进行中央翼盒组件装配过程中，需要使用激光跟踪仪对产品进行测量，检查产品实际尺寸和理论尺寸的之间的偏差。在进行总装装配时，需要使用跟踪仪测量飞机产品的实际位，以帮助判定各组件能否在满足容差要求的情况下，装配成中央翼盒产品。在装配完成后还需进行关键特性数据测量，进行质量检查控制，避免传递误差。
数字化测量示意
通过本论文研究实现中央翼盒数字化装配系统的功能，形成一套完整的数字化装配系统研制技术方案。
1、形成中央翼盒数字化装配系统总体方案，包括中央翼装配单元划分，中央翼装配流程设计，装配系统精益布局和物流仿真设计、装配系统工时分析。2、制定中央翼盒定位技术方案。3、制定中央翼盒的自动化制孔方案。4、制定中央翼盒的自动化运输方案。5、制定中央翼盒的数字化测量方案。
参考文献
[1]何胜强.大型飞机数字化装配技术与装备/航空工业出版社，2013.9
[2]冯子明.飞机数字化装配技术/航空工业出版社，2015.10