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简述飞机制造中数字量传递协调技术的应用

2021-03-16 226 上传者：管理员

摘要：文章主要分析了传统飞机制造方式与现代飞机制造方式之间存在的差异，飞机制造的尺寸传递协调体系，对模拟量与数字量之间的传输误差进行比较，利用数字传输调整技术在飞机制造中的应用实例，对此技术进行阐述，先进飞机数字化工艺制造的原型，研究成果均为国产新型飞机，并已在开发中得到应用，在多项关键技术上取得了显著成果，并且建立了数字过程制造协调技术以满足新飞机的发展需求。这对于全面改善中国现代飞机制造技术具有重大而长期的意义。

关键词：
传递协调技术
数字量
航空制造业
飞机制造
高科技战斗
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作为航空制造业而言，需要快速开发先进的产品，并在最短的时间内生产足够产品，以此作为打赢高科技战斗的基础。同时，继续向民用航空市场提供高性能的民用飞机。因此，发达国家的武器装备制造业对此非常重视。通过充分利用企业动态合作伙伴关系，有效利用多方资源，以便可以在最短的时间内开发出新产品，并且可以在第一时间满足市场和战场需求。因为机身的结构形状复杂，组成构件数量多，尺寸大，刚度小，容易变形。所以在飞机制造过程中，制作时间较长，所需要不同类型设备，由于需要使用多种设备，也就导致错误的几率直线上升。因此，本文主要基于数字传输协调技术在飞机制造中的应用展开分析，以供参考。

1、数字传输协调技术

1.1 数字量转移调整技术概述

针对飞机产品来说。其组成构件具备了形状不一、数量大、彼此之间的协调体系繁琐以及对协调性能要求较高的特点。以往，我国飞机产品往往会受到技术上的限制，只能通过手动方法来实现协调制造。但是，随着计算机辅助技术在我国飞机行业的有效落实以及数字化定义的普及，为我国飞机制造中可以实现自主制造原理奠定了基础，也使得数字量转移代替模拟量转移调整的方法得以实现。数字传输技术是数字协调系统的基础。数字量转移协调技术是指使用数字量转移方法制造工具和组件以确保飞机制造过程中的协调，也就是说实现了从产品设计的具体信息到制造工艺、到各组成构件的制造工艺均是直接通过数字化设备来进行组装或制造的。对比以往的使用模具生产线来调整工具和零件而言，确保了其协调性。

1.2 数字传输协调技术原理

设计部门通过数字传输协调技术来构件飞机形状以及内部结构的三维模型。经过调整和审查后，飞机的详细电子数字原型数据将作为单一数据源，并统一发布，其精准程度可以作为在飞机制造中的唯一参考数据。当设计部门进行制造工艺设计时，可以直接参考调整过后发布的数据来进行编码、生成工艺文件的模拟以及数控加工执行编程和仿真分析。在模拟量传输的情况下，机器的附加零件需要许多调节环节，误差累积大，许多加工设备以及较长的生产准备时间。使用模具线和模板来构建原型并创建用于布线零件的夹具。对于数字传输，调整过程不需要标准的过程设备，仅需要必要的数控铣削夹具和钻夹通过形状和位置公差控制制造精度。其调节路径是数学模型，因此数控设备执行数控。

(1）钣金类配件

以往的钣金零件主要与模具线模板和标准样品配合使用，使用三维表面标准样品制造复杂的形状和要控制的配合面，这是钣金零件调整的基础。采用数字传输后，调整标准为产品数据集。在数据集的过程设计之后，可以生成数控加工程序，可以对所需的产品成型模具和检查模具进行数控加工，并可以检查数控测量机的精度。数字量传递中的唯一错误是模具和零件中的加工错误，而数量转移错误主要有三个，主要是转移链接错误以及模具和零件中的加工错误。

(2）组装架

传统的框架制造和安装方法是使用框架组装器、计分台和光学工具底座来安装框架，并且框架部件是通过传输模拟量的大小来制造的。而型架零件是根据框架板的形状模板修复文件，或根据样品进行制造。将证卡的端孔倒入计分钻孔台中，将框架的连接叉耳倒入框架组装机中。通常不直接安装交叉路口定位器，但是将与交叉定位器连接的叉形凸耳浇铸在框架装配机上，然后直接对定位件进行机械加工和安装。在数字制造技术中，框架是使用集成技术构建和安装的。框架的形状由数控加工而成，设置了三个点进行安装和测量，并使用十字定位器直接安装。环节误差大大减少了数字量转移调整技术在复杂蒙皮组件中的应用。

1.3 复杂蒙皮装配概述

新机器的进气组件包括蒙皮处理组件和角材零件。蒙皮处理组件在纵向上分为三个部分：凸出蒙皮、侧面凹入蒙皮和鞍状蒙皮以形成进气口。这种材料是一种空气动力学形状的边角材料，它在水平方向和垂直方向上均分开，并具有加强的根部。三段蒙皮部分是复杂的双曲线蒙皮，突出蒙皮的垂直翘曲是侧凹皮肤，而蒙皮纵向翘高还可以看到蒙皮形状的复杂性。根据入口的外皮形状和焊接表面设计的每种增强材料都会根据入口的理论形状的变化而改变其角度，并且也是双曲率的零件。本文详细介绍了数字量传输调整技术组件中的三种外观的数字化制造。由于外观复杂且难以制造，因此该模型的进气组件是影响该模型开发周期的关键环节，因此计划使用协调的数字传输路径来制造复杂的蒙皮组件。

1.4 传统制造技术的方法和缺点

进气组件的三个复杂蒙皮是典型的钣金部件。根据传统的制造技术，不仅零件的模制过程很复杂，而且模制工具的调节也很复杂，可以看出，这种复杂的蒙皮组件调节路径长，调节关系复杂，工具数量多，应使用工具模板，零件模板和标准样品来制造蒙皮角材零件和加工设备。计数器标准样品、其他工具标准样品和计数器标准样品具有较高的制造精度要求，难以调整且加工周期长。进口蒙皮的理论形状非常复杂，邦定焊接后用于爆炸鼓胀的模具是环形模具，采用传统的标准样品调节，很难制造，无法保证蒙皮形状的准确性。用于外部加强和连接进气口蒙皮角材位于焊接到进气口蒙皮的一侧。角度根据理论进气形状的变化而变化。零件工具需要根据传统的方法逐步进行装配。为了改善复杂蒙皮组装的数字化制造技术，应对其进行修改，满足使用要求、长周期、制造精度和效率。

2、基于数字样机的多态模型数字量传递

钣金零件的多状态模型理论是将不同工序的几何模型及其相关特性定义为机械加工过程的不同部分。由各种状态模型列出的综合数据模型称为金属零件的多状态数字模型，多态模型为钣金数字化生产过程中的传递和协调提供了一致的数据内容，并且由多态模型定义及控制。在钣金零件的转移过程中，结合了数字表达式建立基于多态模型的数字量转移系统。基于数字量传递系统的多状态模型是以保持公差的形式，利用原始数据从几何尺寸和钣金金属的大小协同进行多状态模型。多状态模型中的几何模型直接应用于模具设计和检验的几何数据处理中，消除了从检验标准设备到劳动力再到零件的一些中间环节的错误。就是说多状态的基本模型和模具本身就是一个统一的数字模型，而用来处理的模型也是从数字模型中得到的。数控机床的精确生产保证了工艺装备的可靠性，提高了工序装置的生产和协调精度。

3、基于知识库的钣金工艺设计

基于知识库的钣金工艺是航空制造工程中的难点，它高度依赖工匠的经验和知识，这些经验和知识不是一蹴而就的，必须由工匠通过多年的工作和研究不断积累来完成。使过程设计阈值非常高，并且过程设计的效率相对较低。为了解决这些问题，国内外许多跨国公司和著名大学已经研究和开发了基于知识的过程设计支持系统，还开发了飞机餐设计系统。

在对飞机风扇金属零件的数字化制造过程进行分析研究的基础上，利用飞机风扇金属零件设计系统对风扇金属零件的知识数据库进行表述和构建，建立了基于知识的钣金金属零件工艺设计方法，并建立了典型的工艺流程。采用了基于流程设计。基于示例的流程设计和基于定制的三种方法的流程设计。掌握了一些知识，以推动稻米金零件的工艺设计过程。对于大多数风扇金零件，过程逻辑决策是基于常见过程和示例做出的。对于一些难以根据设计决策模型完全生成工艺指令的复杂零件，在定制和增强工艺流程后，工艺指令的设计便完成并通过了风机金零件系统。这三个复杂的皮肤部位的工艺设计准确，合理，快捷。

4、复杂蒙皮组合件数字量传递协调方案

入口的复杂蒙皮组件采用三维模型的数字化设计，绘制二维图纸，并使用三维模型和二维图纸作为产品制造和验收的基础。进气口复杂蒙皮的组装过程准备是基于飞机产品的数字化设计。工艺和工装的设计和制造使用盘锦数字制造技术，并使用数字模型来调整制造过程，以数字量传输为中心，目前，这是我国第一个使用数字模型来协调制造大型复合扇形金组件的项目。过程指令设计计划使用指令设计系统来组织、分类和构建企业过程知识数据库，从而使企业人员的经验知识和相关标准规范得以累积和使用。通过完成基于过程知识库的过程指南设计，提高过程设计的效率和质量，减少设计过程中的人为错误，缩短了新企业产品的过程设计周期并降低了成本。

5、工艺装备设计制造方案

设计和制造蒙皮拉伸模具、橡胶袋液压成型模具、拉伸弯曲模具、爆炸性鼓胀模具、整体检查模具、临时焊接位置框架等，提高零件制造的准确性并确保零件与模具之间的协调性。除了根据CNC加工的整体检查模具形状来决定拉皮模具的形状外，我们还采用模具技术设计和制造其他垂直和水平零件的成型模具和弯曲模具，并且所有CNC加工都是我国首创的，不需要大型稻米-金复合组件模型的项目，爆炸凸出模具是采用技术设计和制造的，其沿进气口的纵向分为三个部分，并组合成完全爆炸性的可扩展类型。通过该技术设计和制造了用于组装形状的整个检查模具、用于入口端口组合的临时焊接定位框架、制造复杂的蒙皮检查模具，前蒙皮的形状应小于进气口理论形状，蒙皮组件的检查模具形状小于入口的理论形状。蒙皮组合检查模具不仅是三阶段蒙皮组合检查的基础，而且是蒙皮拉拔模具和蒙皮组合焊接架制造的基础。根据进气口的形状彻底检查皮肤组合塑料检查模具和拉皮模具。

6、复杂蒙皮组合件数字化制造流程

数字技术已经全面应用并集成优化，例如飞机产品数字定义中的设备控制、过程设计、模具设计和制造、橡胶液压成型、进气组件零件的蒙皮拉伸和轮廓拉伸弯曲制造，蒙皮组件的复杂建筑数字化制造过程将基于模拟量的传输模式更改为基于数字量传输的协调调整方法。复杂蒙皮组件的数字化制造过程是可观的。在装配制造中，已使用基于数字化传递协调技术来避免使用更多调整设备，扩大工作面积并提高工艺设备的制造和调整精度。可以分散的零件和装配体的制造以及装配链被装配在一起，实现复杂蒙皮装配体的零件和加工设备的设计，实现制造和检查数据集成化和并行化。不难看出，复杂蒙皮组合建数字化的实现具有十分重要的意义，有效提升了数字量传递协调技术在飞机制造中的应用效率，为飞机制造的未来发展奠定良好的发展基础。

7、结束语

通过对数字量传递协调技术的深入研究，确定了“数字量传递协调技术原理”和“数字量模拟量”，对数字量传递协调技术有了更全面，更深入的认识。“集成协调系统的原理传递”和相应的协调系统示意图已在新机器的开发中得到成功应用和验证。通过仔细研究和总结，可以得出数字量传递协调技术适用于飞机制造的重要结论。使用数字定义的方法进行产品设计是有效实施数字量传递协调技术的前提，并且必须具有出色的软件，硬件，高速网络和其他环境条件。产品数据必须在正式发布之前得到验证，保证技术的应用效率，同时该技术还可以用作广泛共享的单个数据源，避免使用一组以上的数据源，这样无法有效地保证一致数据源的共存和使用。流程设计包括工具设计、CNC加工编程等。应直接使用和引用数据，并应采用相关的设计方法，尽可能避免手动转换，可以间接使用和二次生成产品数据，确保唯一、可靠和准确的数据传输和使用。

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