飞机装配工艺样机构建关键技术研究

飞机装配工艺样机构建关键技术研究

田芳方,孙江同

中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西省西安市

710089

摘要：随着现代飞机制造流程变得越来越集成,迫切需要完整的数据共享模型来缩短生产周期并降低生产成本。在飞机制造过程中,产品的设计意图必须传达整个生产过程,而设计和公布的飞机设计模型只包含一小部分工艺参数,与工艺规格和三维建模无关。这不利于沟通和发布有关过程的信息。因此,必须结合实际技术条件、实际生产能力、工艺要求和个性化设计实践对其进行处理和重新设计。科学有效的过程管理是中国现代航空工业生产中需要关注的方面之一。

关键词：飞机装配；关键技术；样机装配；体系构建

引言

在我国的智能制造项目中，以生产过程信息的建模、表达和传递为研究对象，建立了基于原型的汽车生产过程模型，并对建模技术进行了深入探讨，研究了各种建模和信息传递方法。通过对生产过程数据的分析，提出了基于数据的生产过程数据传输模型，并创建了汽车生产过程的完整原型模型，以便更好地优化生产流程，提高生产效率和质量。

1非实例化标准件消耗式装配工艺设计的总体思路和业务架构流程

1.1总体思路

未实例化的标准部件通常在CATIA组件(*.catproduct)文件对应的CATIA部件(*.catpart)文件中表示。CATIA部件文件在不同的项目中有不同的名称，如C919、MA700、AG600等。在模型中，该文件简称为R模型，为了讨论方便，本文将其统称为R模型文件。R模型文件通常包含大量表示非实例化标准部件的点和线模型。由于机械设备结构的复杂性，同一R型通常包含多个标准件等级和规格，数量多且分布广。在设计制造工艺时，需要将R模型下未实例化的标准件分配到工位-工艺-工作步骤，以满足消耗性工艺设计和相关管理的需要。因为非实例化的标准部件是R模型对象的下一层组成元素，所以它们不能像实例化的部件那样被赋值。对于历史项目，设计部门在划分配置项并确定设计模块(简称DM)时，没有充分考虑制造工艺设计要求，划分不够细致，导致DM下的大量零件和标准件在工艺设计时需要交叉加工。工位被多次分割和重新分配，给制造工艺带来了不小的困难。

1.2耗材流程设计的整体业务结构

国内飞机制造企业的装配工艺设计工作流通常分为顶层装配工艺规划和详细装配工艺规划两个层次。顶层工艺规划主要用于装配工位的划分，实现和支持工位级工艺资源的匹配，如零件、标准件、工装工具、设备、人员等;详细的装配工艺规划通常是在具体的装配工位进行装配工艺设计和工作步骤设计。本文在继承现有工艺设计习惯和生产管理模式的基础上，将非实例化标准件耗材工艺设计流程嵌入到现有成熟的三维工艺设计流程中，分为一级(工位级)和二级(工步级)两个层次。第一层工艺设计依托CATIA软件和Windchill系统平台，完成顶层MBOM规划和组件级消耗分配;二级流程设计依托DELMIA和Windchill系统平台完成底层MBOM规划和组件装配步骤级消耗分配，并考虑必要的人机工程分析的流程模拟和验证需求。

2智能制造特征分析

2.1 了解现状

通过对生产线上的人、设备、模具、材料、工具、测量工具等各种生产要素的全面了解,生产过程中大量的物、人与人之间的联系将成为智能生产的基石。通过使用不同的传感器和无线网络,生产资源可以相互连接,以确保准确、可靠和实时地访问生产过程中的所有类型的信息。

2.2数据驱动

数据驱动是智能制造的核心特征之一。在智能制造中，大量数据被采集、处理和分析，以帮助企业做出更加智能化的决策和预测。这些数据可以来自于传感器、设备、生产线、供应链等各个环节，通过物联网技术实现实时采集和传输。采集到的数据被存储在云端，并通过数据挖掘和分析技术进行处理，以提取有价值的信息和知识。通过对数据的分析和挖掘，智能制造可以实现生产过程的优化、质量控制、设备维护、供应链管理等方面的智能决策和预测。此外，数据驱动还可以帮助企业了解市场需求、产品趋势、竞争情况等方面的信息，以便更好地调整生产计划和战略规划，提高企业的竞争力和市场占有率。

2.3 精准执行

生产活动的准确实现是生产过程中的关键要素,包括对生产过程中的信息交互的感知,对大量生产数据的实时采集和分析,以及生产过程中的自主决策。数字化、自动化、智能加工设备、测试设备、包装设备、仓储运输设备是智能加工的基本设备。从传感器和射频识别(RFID)等设备接收的实时信息对于过程的准确性至关重要。精确的生产工艺不仅保证了生产工艺和整个生产过程处于最佳工作状态,而且还实现了产品的智能化生产。

3飞机装配智能制造体系构建

3.1 智能设备

设备的智能载波层主要由智能服务连接平台、智能牵引平台和支持服务平台、智能发动机总成平台、智能座椅总成平台、智能车身总成平台、智能故障检测与测试系统、智能仪器、智能控制系统、智能配电系统和毫米波雷达系统组成。对于具有必要设备、智能测量和智能控制解决方案的飞机智能组装,是飞机智能组装系统配置的载体。

3.2 生产实施和优化水平

在生产过程优化层面,根据收集到的各种生产材料,优化飞机装配的建模和仿真,实时监控生产过程,监控设备运行和物料分配,实时优化设计,监控飞机装配。

4飞机数字化装配技术

4.1 飞机组装过程的建模和优化技术

根据飞机装配工艺的具体要求,给出了工艺模型和仿真优化技术的总体框架。飞机装配过程建模和仿真是一种先进的系统评估和优化方法,可以对整个生产系统进行全面的分析,评估和优化。首先,集成装配线规划,装配零件规格和装配线规划,采用1:1多粒子建模技术对装配线进行1:1虚拟建模。确保装配方法满足后续仿真优化的要求。其次,对装配过程进行研究,以找到装配中的瓶颈。然后根据设计要求对模型进行优化,直到满足设计要求。通过制造执行系统(MES系统)实时模拟装配过程。

4.2 生产数据模型

车间数据建模是对车间中不同类型的信息进行分类和比较,通过属性特征分析企业的基本信息,形成有效的企业信息管理模型。通过对生产过程中的动态信息进行实时分析,为生产过程提供准确可靠的实时信息支持。

结束语

本文针对飞机设计中大量非实例化标准件无法进行消耗式工艺设计的难题，完成了基于CATIA和DELMIA集成的业务架构流程研究、非实例化标准件2级拆分与消耗式分配方法研究和相关更改管理研究与实践，解决了飞机所有参装件100%实现消耗式工艺设计“最后一公里”工程中的难题，相关成果已开始在产品上推广应用。随着更大范围及更深入的应用推进，相关业务流程和技术方法还将进一步完善和改进。随着设计制造一体化的深入，在后续新研项目上将大力推进产品装配工位划分与产品设计模块划分工作的高度并行与深度融合，最大程度实现设计模块定义与制造模块划分需求的统一，从根本上减少工艺部门工艺设计及更改管理的压力，进而为产品快速研制和智能化制造提供更优质的技术基础。

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