中航工業(yè)貴州飛機(jī)有限責(zé)任公司 田 俊 李曉青 王 亮 李凱旋 盧曉紅 陳云云

現(xiàn)代飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造匯集當(dāng)今各種高新技術(shù)于一體，新研飛機(jī)的技術(shù)指標(biāo)要求越來(lái)越高，對(duì)飛機(jī)整體氣動(dòng)外形準(zhǔn)確度也提出了更高的要求，而部件間結(jié)合交點(diǎn)的準(zhǔn)確度是直接影響部件對(duì)接后飛機(jī)整體外形準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素之一，因此飛機(jī)裝配制造技術(shù)及精加工技術(shù)也必須相應(yīng)地改進(jìn)和提高，以滿足日益提高的設(shè)計(jì)要求。

為消除飛機(jī)零件制造以及部件裝配過(guò)程中的綜合積累誤差，在部件裝配完成后需對(duì)大部件的結(jié)合交點(diǎn)進(jìn)行精加工。傳統(tǒng)的大部件結(jié)合交點(diǎn)精加工通常需要在大型、復(fù)雜的精加工臺(tái)上進(jìn)行，該類型的精加工臺(tái)按樣件、量規(guī)協(xié)調(diào)制造，其協(xié)調(diào)、制造、使用、維護(hù)費(fèi)用高，受溫度、濕度等環(huán)境影響大，通用性較差，已無(wú)法適應(yīng)未來(lái)飛機(jī)研制中多機(jī)種、小批量、并行作業(yè)的要求。

隨著數(shù)控加工精度的不斷提高，數(shù)字化檢測(cè)手段的不斷豐富，以數(shù)字量協(xié)調(diào)的精加工技術(shù)在飛機(jī)裝配中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了提升飛機(jī)裝配制造質(zhì)量，同時(shí)提高生產(chǎn)效率、降低制造成本，適應(yīng)多機(jī)種并行生產(chǎn)的模式，發(fā)展數(shù)字化裝配精加工生產(chǎn)線已成為必然的選擇。

本文主要論述某型飛機(jī)精加工工序由模擬量協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量協(xié)調(diào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，分析了由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量協(xié)調(diào)可能遇到的生產(chǎn)問(wèn)題，并運(yùn)用理論數(shù)模與實(shí)物樣件對(duì)比、二次修正的方法，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速逆向建模。最后詳細(xì)介紹了具有在線檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)姿及數(shù)控精加工功能的數(shù)字化生產(chǎn)線實(shí)例，通過(guò)該生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)多機(jī)型并行制造，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，有效地提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

1 公司的生產(chǎn)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展

公司承擔(dān)著殲擊機(jī)和教練機(jī)多種型號(hào)飛機(jī)的研制生產(chǎn)、樣機(jī)試驗(yàn)以及交付試飛，具備殲擊機(jī)和教練機(jī)生產(chǎn)的基本條件和豐富經(jīng)驗(yàn)。但是所有機(jī)型的部件結(jié)合交點(diǎn)精加工都還是采用模擬量進(jìn)行協(xié)調(diào)，這種協(xié)調(diào)方式已嚴(yán)重影響和制約了飛機(jī)的生產(chǎn)任務(wù)，迫切需要改變當(dāng)前的生產(chǎn)模式，通過(guò)數(shù)字量協(xié)調(diào)的方式建成數(shù)字化生產(chǎn)線，以緩解生產(chǎn)壓力。

1.1 現(xiàn)有工藝方法的分析

公司使用現(xiàn)有工藝方法進(jìn)行3大部件的精加工，主要存在以下問(wèn)題：

（1）工裝的調(diào)整時(shí)間太長(zhǎng)。目前的精加工均采用模擬量協(xié)調(diào)，精加工型架分體、獨(dú)立放置，部件的定位及調(diào)整均為人工手動(dòng)進(jìn)行，調(diào)整時(shí)需要多人（每個(gè)部件至少2人）配合，通過(guò)對(duì)部件的各個(gè)支撐進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，全部調(diào)整時(shí)間占精加工時(shí)間的70%左右；

（2）多機(jī)型轉(zhuǎn)換工作繁瑣。多機(jī)種之間的轉(zhuǎn)換采用標(biāo)準(zhǔn)樣件、量規(guī)對(duì)3大部件精加工臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大。標(biāo)準(zhǔn)樣件、量規(guī)等標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備需定檢，其定檢工作繁瑣，占用資源多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高；

（3）調(diào)整精度受到限制。調(diào)整過(guò)程都是通過(guò)人工目視檢查和讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)各種規(guī)格的銷棒進(jìn)行檢查、定位、檢驗(yàn)，交點(diǎn)孔壁粗糙度的檢查采用人工目視與粗糙度樣塊進(jìn)行對(duì)比；

（4）加工刀具復(fù)雜。加工刀具為專用擴(kuò)孔鉆及專用鉸刀，加工步驟繁瑣，刀具種類較多，刀具管理困難，加工周期長(zhǎng)，且受環(huán)境因素的影響較大，加工精度一般保證在 0.035～0.05mm（H8～H9）之間；

（5）由于采用實(shí)物模擬量傳遞形狀、尺寸、相對(duì)位置等幾何信息，工藝裝備的制造必須嚴(yán)格按照協(xié)調(diào)路線所規(guī)定的先后順序進(jìn)行，平行作業(yè)受到很大限制[1]。

綜上所述，目前公司3大部件的精加工臺(tái)占用資源多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)、效率低、成本高、無(wú)法再進(jìn)行機(jī)型精加工的擴(kuò)展。數(shù)字量協(xié)調(diào)方式是基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，取消了大量中間環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了協(xié)調(diào)路線，不同的工藝裝備可以并行制造，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低了工藝裝備制造和使用維護(hù)成本。所以，構(gòu)建一條滿足多機(jī)型共線生產(chǎn)的數(shù)字化精加工臺(tái)勢(shì)在必行。

1.2 現(xiàn)有工藝的誤差分析

傳統(tǒng)的基于模擬量傳遞的標(biāo)準(zhǔn)工裝都是以實(shí)物形式存在的[2]，這些工裝不僅尺寸龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且構(gòu)件的材料也不統(tǒng)一，環(huán)境溫度是一個(gè)致命的影響因素。標(biāo)準(zhǔn)樣件、量規(guī)的材料為鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，精加工臺(tái)為鋼結(jié)構(gòu)，其中精加工臺(tái)的標(biāo)高座是預(yù)埋在混凝土中，屬于混凝土結(jié)構(gòu)，飛機(jī)部件屬于復(fù)雜的鋁合金結(jié)構(gòu)。對(duì)于熱膨脹系數(shù)，其中鋁合金的為 22～24，鋼的為 10～13，混凝土的為8～12，不考慮結(jié)構(gòu)因素，采用最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，每米長(zhǎng)度、溫差變化5℃就意味著標(biāo)準(zhǔn)工裝之間會(huì)有0.05mm的偏差。按照公司目前的條件，要將溫差控制在±5℃以內(nèi)，只能按季節(jié)的變化選擇適時(shí)的時(shí)間和溫度實(shí)現(xiàn)，這樣標(biāo)準(zhǔn)樣件與量規(guī)的對(duì)合、精加工臺(tái)的定檢、機(jī)型之間的轉(zhuǎn)換以及產(chǎn)品精加工都受到了很大的制約，形成了靠天吃飯的感覺(jué)，成為交付的一大瓶頸。

1.3 未來(lái)發(fā)展

隨著多機(jī)型并行生產(chǎn)和相應(yīng)機(jī)型批量生產(chǎn)訂貨的增加，公司目前的科研生產(chǎn)任務(wù)以及部件的制造都遇到了瓶頸問(wèn)題，為了滿足公司未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展需求，我們必須緊跟航空先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，提升企業(yè)制造能力，從根本上改變傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配制造方式，提高飛機(jī)裝配效率和裝配質(zhì)量，縮短公司現(xiàn)有飛機(jī)裝配制造周期，提升公司數(shù)字化裝配制造技術(shù)的能力和水平。公司決定用某系列教練機(jī)的大部件精加工工序作為數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的試點(diǎn)，逐漸全面向飛機(jī)部件的數(shù)字化裝配技術(shù)方面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)數(shù)字化制造加工技術(shù)的突破和跨越。

2 實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精加工的技術(shù)條件分析

通過(guò)對(duì)公司現(xiàn)有生產(chǎn)條件的分析以及公司未來(lái)發(fā)展的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)是切實(shí)可行、也是勢(shì)在必行的。但是，目前這些機(jī)型并沒(méi)有理論數(shù)模，如何實(shí)現(xiàn)2D設(shè)計(jì)模型快速地3D數(shù)字化建模，如何保證裝配數(shù)字量與部件加工模擬量的協(xié)調(diào)共存，容差分配如何確定，這些是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化必須要解決的問(wèn)題。

2.1 數(shù)字量模型的三維建模分析

機(jī)體結(jié)構(gòu)如果采用將現(xiàn)有二維圖紙由產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)字模型，將數(shù)字量與模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、擬合，并將轉(zhuǎn)換后的理論數(shù)據(jù)在生產(chǎn)中重新進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)、驗(yàn)證，此過(guò)程的工藝驗(yàn)證周期非常漫長(zhǎng)。目前公司的生產(chǎn)狀況不允許，結(jié)合公司現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，決定采用設(shè)計(jì)理論數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)精加工生產(chǎn)線的試切，并與樣件進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)存在的差異采用二次修正補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行鑒定，合格后對(duì)飛機(jī)實(shí)物進(jìn)行加工，將最終飛機(jī)對(duì)合后的驗(yàn)證固化過(guò)程取得的數(shù)據(jù)，用于飛機(jī)產(chǎn)品的數(shù)字化精加工，快速地將模擬量協(xié)調(diào)中的標(biāo)準(zhǔn)樣件逆向轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的零件制造依據(jù)，該工藝方法主要用于與機(jī)身、機(jī)翼上各交點(diǎn)孔相關(guān)的零件。

2.2 數(shù)字量模型與樣件的可能誤差分析

公司目前現(xiàn)有的二維圖紙?jiān)谏蓵r(shí)并沒(méi)有三維數(shù)模，由設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為模線，再轉(zhuǎn)化為模板、樣件的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致最后實(shí)物與理論設(shè)計(jì)數(shù)模存在一定的誤差。

目前，該系列飛機(jī)是采用模擬量進(jìn)行協(xié)調(diào)，在制造過(guò)程中通過(guò)實(shí)物模擬量（如樣件、量規(guī)等）傳遞形狀、尺寸、相對(duì)位置關(guān)系，由于結(jié)構(gòu)形式和協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，實(shí)物模擬量（如樣件、量規(guī)等）受環(huán)境、溫度等外界因素影響較大，飛機(jī)原始的理論數(shù)據(jù)與樣板、樣件、量規(guī)等之間可能存在較大偏差，而早期的工藝裝備等都是基于樣板、樣件、量規(guī)等制造依據(jù)，對(duì)合后再通過(guò)協(xié)調(diào)其上交點(diǎn)孔位置、對(duì)合面位置等，與理論位置并不重合，產(chǎn)品在裝配過(guò)程中是通過(guò)樣件來(lái)保證協(xié)調(diào)和互換的。簡(jiǎn)單地以原始的理論數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型作為數(shù)字化的數(shù)據(jù)源，可能帶來(lái)大量裝配協(xié)調(diào)問(wèn)題，因此，如何合理有效地評(píng)估并確定有效數(shù)據(jù)模型，將會(huì)是該系列飛機(jī)數(shù)字化協(xié)調(diào)精加工的主要問(wèn)題。

3 精加工工藝流程再造

基于上述大部件精加工臺(tái)的加工狀態(tài)分析，為了實(shí)現(xiàn)和滿足當(dāng)前公司飛機(jī)數(shù)字化裝配制造的需求，從根本上改變傳統(tǒng)的飛機(jī)精加工制造方式，提高飛機(jī)大部件結(jié)合交點(diǎn)精加工效率和質(zhì)量，縮短公司現(xiàn)有飛機(jī)裝配制造周期，公司研制出一套工藝性好、效率高、性能穩(wěn)定可靠的大部件數(shù)字化精加工專用系統(tǒng)，重點(diǎn)解決飛機(jī)大部件的調(diào)姿，機(jī)身機(jī)翼交點(diǎn)孔/面的加工、起落架交點(diǎn)孔/面的加工、對(duì)和面/孔的加工，機(jī)身機(jī)翼測(cè)量點(diǎn)的打制。通過(guò)該系統(tǒng)有效地提升裝配精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量，緩解生產(chǎn)壓力，并使數(shù)字化精加工系統(tǒng)能夠在今后的生產(chǎn)中適應(yīng)于多種機(jī)型。

為了適應(yīng)這種新的數(shù)字量協(xié)調(diào)工藝模式，大部件的精加工協(xié)調(diào)、加工、調(diào)姿、測(cè)量方式等均會(huì)發(fā)生改變，因此，需對(duì)精加工的工藝流程進(jìn)行改造。

3.1 制造依據(jù)的確定

精加工生產(chǎn)系統(tǒng)由原來(lái)傳統(tǒng)的模擬量協(xié)調(diào)加工轉(zhuǎn)化為數(shù)字量協(xié)調(diào)加工，其制造依據(jù)同樣需要改為數(shù)字量。考慮到公司后續(xù)的發(fā)展需要及精加工工序前的大部件裝配協(xié)調(diào)方法的轉(zhuǎn)換，數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的制造采用理論數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的模式，并將標(biāo)準(zhǔn)樣件轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并修正補(bǔ)償。目前公司生產(chǎn)準(zhǔn)備任務(wù)繁重，在短時(shí)間內(nèi)完成大部件標(biāo)準(zhǔn)樣件的對(duì)合及逆向建模工作的能力不足，由此確定數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的制造依據(jù)，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)依據(jù)二維圖紙計(jì)算出精加工系統(tǒng)所需的制造依據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化模型，用于數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的先行制造。待數(shù)字化精加工生產(chǎn)線安裝后，將標(biāo)準(zhǔn)樣件置于精加工系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)姿、測(cè)量提取與制造依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化模型，與理論數(shù)據(jù)及實(shí)物測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出理論數(shù)據(jù)與樣件提取的數(shù)據(jù)的差別，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)及3架次的產(chǎn)品加工的驗(yàn)證是否能將此誤差加工掉，然后對(duì)理論數(shù)據(jù)進(jìn)行二次修正和補(bǔ)償，通過(guò)修正和補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)作為精加工的制造依據(jù)，數(shù)字化精加工生產(chǎn)線制造依據(jù)提取的工藝過(guò)程如圖1所示。

3.2 零件制造工藝容差的分配

在飛機(jī)裝配過(guò)程中，無(wú)論是數(shù)字量協(xié)調(diào)還是模擬量協(xié)調(diào)，零件的制造及裝配過(guò)程均存在制造誤差，合理地進(jìn)行工藝容差的分配，不但減輕了修配工作量，還保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了飛機(jī)制造工藝水平，同時(shí)簡(jiǎn)化了工藝裝備，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，也保證了飛機(jī)裝配準(zhǔn)確度及裝配質(zhì)量。

圖1 精加工生產(chǎn)制造依據(jù)的提取工藝過(guò)程Fig. 1 Drawing process of finish machining production reference

制造誤差的積累，使形成大部件后各交點(diǎn)孔的孔位與理論數(shù)據(jù)存在一定的偏差，為消除裝配誤差積累，在零件加工階段需在各交點(diǎn)孔預(yù)留固定的加工余量[3]。此種工藝容差的分配與模擬量協(xié)調(diào)的精加工生產(chǎn)線是一致的，如在部件調(diào)整過(guò)程中，出現(xiàn)交點(diǎn)位置偏差過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致在加工余量范圍內(nèi)無(wú)法完成孔的糾偏。根據(jù)部件調(diào)整測(cè)量結(jié)果確定交點(diǎn)孔實(shí)際位置與理論位置的偏差，此偏差值在實(shí)際孔位偏移到圖紙?jiān)试S的極限位置時(shí)最大，因此孔的預(yù)留加工余量應(yīng)能包含住孔偏移到極限位置時(shí)的偏心量，才能保證加工完成后初孔無(wú)殘留。因精加工的協(xié)調(diào)方法及加工工藝方法的改變，為保證加工質(zhì)量及驗(yàn)證預(yù)留的加工預(yù)留合理，采用數(shù)字化精加工生產(chǎn)線加工產(chǎn)品前，在試驗(yàn)機(jī)上壓入與各交點(diǎn)相同材料及孔徑的工藝襯套進(jìn)行試加工，合格后方可加工產(chǎn)品；如不合格則對(duì)工藝襯套的預(yù)留加工余量進(jìn)行二次分配及試驗(yàn)機(jī)重新調(diào)整，直至加工合格，通過(guò)試加工，尋找出較合理的工藝容差分配量。

近幾年，我公司承接了各種類型的飛機(jī)制造業(yè)務(wù)，無(wú)論是在數(shù)控加工、模線繪制、工裝設(shè)計(jì)和制造上都積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)零件制造中對(duì)接面及套合面的外形容差，摸索出了一套比較合理的工藝容差分配。為了減小裝配誤差，降低裝配過(guò)程中的修合工作量，減小裝配應(yīng)力，改善水平測(cè)量值的穩(wěn)定性和一致性，對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)的機(jī)加套合件工藝容差進(jìn)行了重新分配，即各套合零件的下陷深度公差按mm制造，套合端面縮短0.2mm（見(jiàn)圖2）。

為了提高生產(chǎn)效率，減小零件制造誤差及裝配誤差，使部件到達(dá)精加工工序時(shí)的制造誤差積累最小化，公司后續(xù)將對(duì)整個(gè)飛機(jī)的機(jī)加零件采用數(shù)控加工的方法，同時(shí)將零件及部件的制造加工依據(jù)逐步轉(zhuǎn)換為數(shù)字量協(xié)調(diào)。

圖2 零件套合容差分配示意圖Fig. 2 Distribution diagram of part register differences

3.3 數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的工藝方案

根據(jù)公司現(xiàn)有的生產(chǎn)能力和條件，針對(duì)數(shù)字化精加工生產(chǎn)線重新制定了生產(chǎn)工藝方案，具體工藝流程如圖3所示。

圖3 數(shù)字化精加工工藝流程圖Fig. 3 Flow diagram of digital finish machining process

在新的工藝流程中完全放棄了傳統(tǒng)的模擬量工具，從部件入位、姿態(tài)調(diào)整、交點(diǎn)孔加工、質(zhì)量檢驗(yàn)全部都是通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并且與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，大大提高了協(xié)調(diào)效率。

4 基于數(shù)字量協(xié)調(diào)的精加工生產(chǎn)線應(yīng)用

基于數(shù)字量協(xié)調(diào)的精加工生產(chǎn)線如圖4所示，主要用于加工前機(jī)身、后機(jī)身、機(jī)翼3大部件上的機(jī)翼機(jī)身對(duì)合交點(diǎn)的精加工、前起落架和主起落架轉(zhuǎn)軸孔的精加工、前后機(jī)身對(duì)合螺栓孔的精加工及對(duì)合端面銑切、前后機(jī)身對(duì)合蒙皮的切割、水平測(cè)量點(diǎn)的打制。整個(gè)工作區(qū)域分為2個(gè)部分：機(jī)身工位（前后機(jī)身調(diào)姿及精加工區(qū)域）；機(jī)翼工位（左右機(jī)翼調(diào)姿及精加工區(qū)域）。整套系統(tǒng)含精加工設(shè)備、調(diào)姿設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、控制管理系統(tǒng)、輔助工作梯。根據(jù)功能要求和性能要求，管理軟件由7大模塊構(gòu)成，在基于工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)各底層設(shè)備集成控制、裝配現(xiàn)場(chǎng)的可視化管理和監(jiān)控、協(xié)調(diào)完成飛機(jī)部件入位、測(cè)量、調(diào)姿、精加工及被加工對(duì)象的檢測(cè)等工藝過(guò)程。輔助工作梯用于操作人員在測(cè)量及加工時(shí)的位置可達(dá)性。

圖4 數(shù)字量協(xié)調(diào)的精加工生產(chǎn)線總體布置示意圖Fig.4 Layout diagram of digital quantity coordination finish machining production line

理論數(shù)模作為調(diào)姿標(biāo)準(zhǔn)，將關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)設(shè)定為調(diào)姿目標(biāo)值，將合理的容差值賦予每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，形成三維容差球。通過(guò)激光跟蹤儀等測(cè)量系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前架次飛機(jī)的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將各點(diǎn)與理論值的差值讀入調(diào)姿控制軟件，采用虛擬多軸的路徑算法，自動(dòng)生成西門子系統(tǒng)可讀的G代碼，由控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一組三坐標(biāo)定位器，通過(guò)這組數(shù)控定位器的協(xié)同多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件的六自由度調(diào)整，直至滿足公差要求，完成飛機(jī)姿態(tài)的調(diào)整。在飛機(jī)部件姿態(tài)調(diào)整完成后，精加工系統(tǒng)按照理論數(shù)模的確切位置對(duì)飛機(jī)部件交點(diǎn)進(jìn)行孔面的加工。

生產(chǎn)線采用數(shù)控定位器、柔性工裝和剛性托架進(jìn)行機(jī)身和機(jī)翼的定位，如圖5所示，對(duì)不同的機(jī)型，只需調(diào)整柔性過(guò)渡工裝就可以實(shí)現(xiàn)各機(jī)型的快速轉(zhuǎn)換，使機(jī)型之間的轉(zhuǎn)換操作簡(jiǎn)單、快捷，能夠輕松實(shí)現(xiàn)多機(jī)型共用。生產(chǎn)線精加工專用設(shè)備采用數(shù)控機(jī)床，機(jī)身機(jī)翼同用2套數(shù)控定梁動(dòng)柱龍門銑，如圖7所示，前起落架轉(zhuǎn)軸孔專用數(shù)控機(jī)床，如圖6所示，并針對(duì)翼身各交點(diǎn)的特性設(shè)計(jì)出相應(yīng)的銑頭；各交點(diǎn)孔的加工采用鏜孔的形式，加工孔時(shí)無(wú)需更換刀具，加工精度能夠達(dá)到0.02mm。根據(jù)各交點(diǎn)孔的結(jié)構(gòu)形式，采用不同的專用銑頭，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)控程序，達(dá)到自動(dòng)更換銑頭和數(shù)控加工。

通過(guò)3架機(jī)來(lái)驗(yàn)證數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的數(shù)字量協(xié)調(diào)依據(jù)、零件制造時(shí)的工藝容差分配、精加工工藝流程設(shè)置等的合理性，并對(duì)相應(yīng)的工藝進(jìn)行再次修正和補(bǔ)償，形成最終的合理工藝，實(shí)現(xiàn)多機(jī)型從模擬量加工制造到數(shù)字化加工制造的技術(shù)突破和跨越。

圖5 過(guò)渡托架示意圖Fig.5 Transition bracket diagram

圖6 前起交點(diǎn)精加工機(jī)床Fig.6 Finish machining machine tool for nose landing gear intersection point

圖7 機(jī)身、機(jī)翼精加工機(jī)床Fig.7 Finish machining machine tool for fuselage and wing

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)數(shù)字化精加工生產(chǎn)線的實(shí)施，可以為公司數(shù)字化制造、智能化制造奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ)，拉動(dòng)現(xiàn)有模擬量機(jī)型的數(shù)字化制造和智能化制造能力的轉(zhuǎn)化和提升，解決生產(chǎn)瓶頸，同時(shí)數(shù)字化精加工適應(yīng)多機(jī)型交叉進(jìn)行精加工，能夠保障新機(jī)研制工作并行開(kāi)展，適應(yīng)未來(lái)科研生產(chǎn)的發(fā)展需要。數(shù)字化交點(diǎn)精加工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要在傳統(tǒng)模擬量飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精加工，還有一些關(guān)鍵問(wèn)題有待驗(yàn)證和解決，如全機(jī)數(shù)字化建模,模擬量協(xié)調(diào)的工藝裝備向數(shù)字化工藝裝備的轉(zhuǎn)化等問(wèn)題。

[1] 高紅.飛機(jī)大部件結(jié)合交點(diǎn)精加工.航空制造技術(shù),2010(23):27.

[2] 唐水龍,盧鵠.飛機(jī)裝配數(shù)字化協(xié)調(diào)與模擬量協(xié)調(diào)的對(duì)比分析.航空制造技術(shù), 2012(10):26.

[3] 程寶蕖.飛機(jī)制造協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度與容差分配. 北京:航空工業(yè)出版社, 1987.