第七章飞机装配新技术

1、1/497.1 飞机新型自动化装配技术飞机新型自动化装配技术 飞机装配过程是各大飞机制造公司在实现缩短生飞机装配过程是各大飞机制造公司在实现缩短生产周期、降低成本的目标中作为重点关注的问题。现产周期、降低成本的目标中作为重点关注的问题。现代飞机装配中，低成本飞机制造的最大障碍是劳动密代飞机装配中，低成本飞机制造的最大障碍是劳动密集且耗时耗力的装配工作，目前解决的办法主要有集且耗时耗力的装配工作，目前解决的办法主要有:u采用现代工程设计方法采用现代工程设计方法(柔性化工装、模块化装配、柔性化工装、模块化装配、高度集成的数字化航电系统等高度集成的数字化航电系统等)u采用数字化模拟装配技术采用数字化

2、模拟装配技术u采用大型整体零件采用大型整体零件(采用摩擦焊、高速加工、复合采用摩擦焊、高速加工、复合材料构件等材料构件等)2/49u采用在线数字化测量、定位及监控采用在线数字化测量、定位及监控u建造移动装配生产线建造移动装配生产线 波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的波音公司最先尝试并探讨了改变传统装配方法的途径，首先利用途径，首先利用共用孔共用孔定位减少工装，之后广泛采用定位减少工装，之后广泛采用了自动化装配站，实现柔性化装配，最终形成移动生了自动化装配站，实现柔性化装配，最终形成移动生产线，使飞机装配技术发生了革命性的变化。这些技产线，使飞机装配技术发生了革命性的变化。这些技术先后在

3、波音术先后在波音717、757、F/A-22、F-35及及A380生产过程中得到应用，对这些项目的成本和进生产过程中得到应用，对这些项目的成本和进度目标的改善起到了积极的作用。度目标的改善起到了积极的作用。3/49 POGO柱驱动翼身对接 美国、欧洲、俄罗斯等发达国家的飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到美国、欧洲、俄罗斯等发达国家的飞机装配技术经历了从人工装配、半自动化装配到自动化装配的发展历程。近年来，随着激光测量技术、计算机控制技术、机器人技术、计自动化装配的发展历程。近年来，随着激光测量技术、计算机控制技术、机器人技术、计算机网络和应用集成技术的飞速发展，将飞机装配技术推向了一

4、个新的高度。算机网络和应用集成技术的飞速发展，将飞机装配技术推向了一个新的高度。 美国国防部将在美国国防部将在2020年里支出年里支出27602760亿美元，计划像生产汽车那样通过轨道运输系统作亿美元，计划像生产汽车那样通过轨道运输系统作为传送带，将巨大的装配厂房改建成装配流水线为传送带，将巨大的装配厂房改建成装配流水线, ,按照汽车工业界的方式生产按照汽车工业界的方式生产F35F35飞机。飞机。 POGO柱驱动机翼对接 国内外现状分析国内外现状分析4/49 波音公司波音公司19991999年建成移动生产线，该生产线以每分钟年建成移动生产线，该生产线以每分钟2 2英寸的稳定速度将飞机从一个装英

5、寸的稳定速度将飞机从一个装配组移动到下一个装配组，波音配组移动到下一个装配组，波音737737的总装时间由原来的的总装时间由原来的2222天减少到现在的天减少到现在的1111天，生产周期天，生产周期缩短缩短5050，产品存货降低，产品存货降低5050，储备存货降低，储备存货降低5959。 5/49 F-22F-22装配生产线经过改造装配生产线经过改造, ,从从20032003年制造年制造1111架上升到架上升到20042004年年1919架，架，20072007年增加到最大数量年增加到最大数量3232架。架。20042004年的生年的生产量相当于每产量相当于每9.69.6天就可以生产一架，天就

6、可以生产一架，一架飞机出厂，所有站位上的飞机就会一架飞机出厂，所有站位上的飞机就会向前移动一个站位。在理想情况下，整向前移动一个站位。在理想情况下，整个生产线上的每个站位个生产线上的每个站位1010天就会移动一天就会移动一次。次。 6/49波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用 飞机装配移动生产线的概念是由位于加利福尼亚飞机装配移动生产线的概念是由位于加利福尼亚长滩生产波音长滩生产波音717的波音分部最先提出的。波音生产的波音分部最先提出的。波音生产部门最初想象的移动装配生产线为部门最初想象的移动装配生产线为: 7架架飞机在牵引力作用下利用各自的起落架轮沿着飞机在牵引力作用下

7、利用各自的起落架轮沿着一条直线通过厂房，每架飞机及各自的保障设备和工一条直线通过厂房，每架飞机及各自的保障设备和工作站由一个动力车牵引前进。作站由一个动力车牵引前进。7/49 飞机总装移动生产线其实质是丰田生产方式精益生产理飞机总装移动生产线其实质是丰田生产方式精益生产理论在飞机制造业的应用，即生产线上的飞机从一个工作站论在飞机制造业的应用，即生产线上的飞机从一个工作站缓慢移动到下一个，在整个装配过程中，飞机始终以平稳缓慢移动到下一个，在整个装配过程中，飞机始终以平稳的速度移动，故形象地称之为移动生产线。一般来说，移的速度移动，故形象地称之为移动生产线。一般来说，移动生产线具有如下优势：动生产

8、线具有如下优势： (1)移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大工移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大工具。由于移动生产线能够使生产中的问题可见，并且产生具。由于移动生产线能够使生产中的问题可见，并且产生紧迫感，因而能够从根本上解决生产质量和效率问题；紧迫感，因而能够从根本上解决生产质量和效率问题； (2)减少工作过程中使用的部件的库存减少工作过程中使用的部件的库存 (3)节省装配空间，保证交货进度节省装配空间，保证交货进度(快速响应需求快速响应需求)。8/49如如B737在在1999年建成移动生产线后，总装时间由原来的的年建成移动生产线后，总装时间由原来的的22天减少天减少到到1

9、1天，工作流程产品存货降低天，工作流程产品存货降低50，储备存货降低，储备存货降低59，该生产，该生产线以每分钟线以每分钟2英寸英寸(508mm)的稳定速度前行，最终将飞机装配时间的稳定速度前行，最终将飞机装配时间减少到减少到8天。天。目前，目前，B717、B737、B747、B757、B767和和B777飞机已全部采用飞机已全部采用了这一先进的制造技术，并在提高产品质量、降低成本的同时，缩短了这一先进的制造技术，并在提高产品质量、降低成本的同时，缩短向客户交付飞机的时间。波音公司的总装移动生产线具有如下的特点：向客户交付飞机的时间。波音公司的总装移动生产线具有如下的特点：(1)一条连续移动的

10、总装生产线将飞机从一个总装小组缓慢地移至另一条连续移动的总装生产线将飞机从一个总装小组缓慢地移至另一个总装小组；一个总装小组；(2)在整个装配过程中，飞机始终以平稳的速度移动，便于工人们准在整个装配过程中，飞机始终以平稳的速度移动，便于工人们准确地把握制造流程，确地把握制造流程，(3)生产线的速度是根据客户的需求来确定的；生产线的速度是根据客户的需求来确定的；(4)部件、工具和设备放在生产线的旁边，方便员工能够在需要的地部件、工具和设备放在生产线的旁边，方便员工能够在需要的地点和时间得到所需要的一切；点和时间得到所需要的一切；(5)在移动生产线的附近有支援小组为飞机连续移动提供支持，在移动生产

11、线的附近有支援小组为飞机连续移动提供支持，(6)飞机由带导向的牵引车拉动向前移动。飞机由带导向的牵引车拉动向前移动。9/492006年年11月，经过月，经过3年的研究，位于西雅图北部的波音公司宽体客机年的研究，位于西雅图北部的波音公司宽体客机总部埃弗雷特工厂的大型双发总部埃弗雷特工厂的大型双发B777客机的复杂移动装配生产线已经客机的复杂移动装配生产线已经开始运转。该移动装配生产线的建设分阶段进行。第一阶段，生产线开始运转。该移动装配生产线的建设分阶段进行。第一阶段，生产线以每分钟以每分钟16英寸英寸(41mm)前进，而且只有经过机体连接完成和起落前进，而且只有经过机体连接完成和起落架安装后才

12、进入移动装配生产线。因此，移动装配生产线主要是进行架安装后才进入移动装配生产线。因此，移动装配生产线主要是进行系统安装，不进行主要结构件的对接。第二阶段，到系统安装，不进行主要结构件的对接。第二阶段，到2008年完成移年完成移动装配生产线，包括系统安装、最后的机体连接和总装。波音公司动装配生产线，包括系统安装、最后的机体连接和总装。波音公司777项目经理认为，移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强项目经理认为，移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大的工具，由于能够使问题容易发现并督促快速解决发生问题的根本大的工具，由于能够使问题容易发现并督促快速解决发生问题的根本原因，所以效率得到极

13、大提高，重要的是生产线是移动的。波音原因，所以效率得到极大提高，重要的是生产线是移动的。波音777机长机长242英尺英尺(7376m)，翼展，翼展213英尺英尺(649m)。该机在生产线上移动是通过连接在前起落架的一条绳索前进的。该绳该机在生产线上移动是通过连接在前起落架的一条绳索前进的。该绳索带有可导向的光学传感器，能够使飞机沿着地板上的白线前行。索带有可导向的光学传感器，能够使飞机沿着地板上的白线前行。10/49 洛克希德洛克希德马丁公司的马丁公司的F-35采用连续移动装采用连续移动装配线生产，配线生产，F-35装配线上有装配线上有120名工人，每名工人，每架飞机在装配线上将以架飞机在装配

14、线上将以1.22mh的速度前的速度前移。移。 采用移动生产线不仅可以提高生产率，节采用移动生产线不仅可以提高生产率，节省装配空间，而且在整个项目寿命期内估省装配空间，而且在整个项目寿命期内估计将节省计将节省3亿美元。亿美元。11/49 根据这种想法，波音工装部门很快发根据这种想法，波音工装部门很快发现没有足够动力的自动导向车能够拖动飞现没有足够动力的自动导向车能够拖动飞机及其保障设备，而且即使有这种动力车，机及其保障设备，而且即使有这种动力车，还需要定制，不仅要确定其安全性、可靠还需要定制，不仅要确定其安全性、可靠性并需要大量的配件，这样，生产准备时性并需要大量的配件，这样，生产准备时间将更长

15、，费用更高。间将更长，费用更高。波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用12/49 这种方案的另一缺点是很难保证飞机这种方案的另一缺点是很难保证飞机在运行过程中的精密定位。在装配过程中，在运行过程中的精密定位。在装配过程中，精密定位是关键。飞机在装配过程中重量精密定位是关键。飞机在装配过程中重量不断增加而且重心也在变化，不断增加而且重心也在变化，717717飞机仅飞机仅靠其起落架轮前行不能确保飞机在导引线靠其起落架轮前行不能确保飞机在导引线的牵引下直线前进。的牵引下直线前进。波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用13/49 为了解决这些问题，波音公司对许多麦为

16、了解决这些问题，波音公司对许多麦道和波音公司以前的装配理念道和波音公司以前的装配理念( (如移动工装、如移动工装、移动机架及轮车等移动机架及轮车等) )进行了研究。进行了研究。19991999年年8 8月，月，波音公司开始研究洗车概念波音公司开始研究洗车概念: :把飞机放在移把飞机放在移动的轮车生产线上，同时地板上的一个传送动的轮车生产线上，同时地板上的一个传送链移动轮车，带动飞机在装配生产过程中移链移动轮车，带动飞机在装配生产过程中移动，从而取消了动力车，代之以飞机移动系动，从而取消了动力车，代之以飞机移动系统。统。波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用14/49 每架飞机

17、的前、中、后工作台均带有工装。每架飞机的前、中、后工作台均带有工装。波音公司还对工作台设备进行了改进，使它能够波音公司还对工作台设备进行了改进，使它能够随着飞机沿生产线滚动。一台专门的计算机对飞随着飞机沿生产线滚动。一台专门的计算机对飞机是否在装配线上进行远程控制，装配过程中利机是否在装配线上进行远程控制，装配过程中利用载荷显示仪监控飞机重量，由转速器监控飞机用载荷显示仪监控飞机重量，由转速器监控飞机移动的速度，所有这些信息通过射频信号实时传移动的速度，所有这些信息通过射频信号实时传送到波音企业内部网上。这样，飞机从一个装配送到波音企业内部网上。这样，飞机从一个装配站移动到另一个装配站只需站移

18、动到另一个装配站只需1h1h。链式运输能同时。链式运输能同时移动移动7 7架飞机，并能够使飞机之间保持等距和同样架飞机，并能够使飞机之间保持等距和同样的高度。另外，由于传送链在地板上，因此能够的高度。另外，由于传送链在地板上，因此能够利用地下总线供应恒流电源并提供防火监控管理。利用地下总线供应恒流电源并提供防火监控管理。波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用15/49 目前，波音公司已经在连续移动生产线上目前，波音公司已经在连续移动生产线上建造了波音建造了波音717717、新一代波音、新一代波音737737和波音和波音757757等等单通道飞机。这种创新的制造技术使得民用飞单

19、通道飞机。这种创新的制造技术使得民用飞机的制造方法发生了革命性的变化，提高了生机的制造方法发生了革命性的变化，提高了生产效率和产品质量，缩短了飞机交付的时间。产效率和产品质量，缩短了飞机交付的时间。波音飞机装配移动生产线的应用波音飞机装配移动生产线的应用16/49F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术 F/A-22F/A-22飞机的装配技术在整体装配理念飞机的装配技术在整体装配理念上突破不大，但采用了许多实用、成熟的装上突破不大，但采用了许多实用、成熟的装配方法，并且在装配设计和装配过程中大量配方法，并且在装配设计和装配过程中大量应用了数字化技术，从而大幅降低成本。应用了数字化技术，从而

20、大幅降低成本。 F/A-22F/A-22装配与前述移动装配线不同，分装配与前述移动装配线不同，分为前机身、中机身、后机身和机翼分别进行，为前机身、中机身、后机身和机翼分别进行，而且还有专用的装配厂，如机器人喷涂、精而且还有专用的装配厂，如机器人喷涂、精密钻削中心及相应的测试厂。密钻削中心及相应的测试厂。17/49 F/A-22 F/A-22装配过程中使用了两个计算机系统。一个装配过程中使用了两个计算机系统。一个是动态装配进度系统（是动态装配进度系统（DASSDASS），系统能够模拟工作日），系统能够模拟工作日运行并且确定工作顺序，确定哪天做什么工作运行并且确定工作顺序，确定哪天做什么工作; ;

21、另一个另一个是制造装配跟踪系统（是制造装配跟踪系统（MATSMATS），该系统允许个别工人），该系统允许个别工人申请某天的工作任务，系统提供指令来实施它。申请某天的工作任务，系统提供指令来实施它。F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术18/49 中机身是中机身是F/A-22F/A-22装配过程中装配过程中最大、最复杂最大、最复杂的部件，几乎所有系统都会通过这部分，包括的部件，几乎所有系统都会通过这部分，包括液压、电子、环控和辅助动力系统以及燃油箱。液压、电子、环控和辅助动力系统以及燃油箱。另外，还有个燃油箱、个内置武器舱、另外，还有个燃油箱、个内置武器舱、20mm20mm火炮和辅助动力装

22、置。火炮和辅助动力装置。F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术19/49 中机身装配的主要特点是采用模块化装配方中机身装配的主要特点是采用模块化装配方法。中机身与其他部件对接前，中机身的个法。中机身与其他部件对接前，中机身的个模块同时装配大大提高了效率。为了安装中机模块同时装配大大提高了效率。为了安装中机身上容差配合要求高的零件，身上容差配合要求高的零件，F/A-22F/A-22上使用了上使用了一种独特的装配方法，每个模块垂直放置，这一种独特的装配方法，每个模块垂直放置，这样，钻孔和安装紧固件都更加方便。样，钻孔和安装紧固件都更加方便。F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术20/4

23、9 另外，利用小型升降平台，工人能方便地另外，利用小型升降平台，工人能方便地进入复杂结构内部安装紧固件。个模块安装进入复杂结构内部安装紧固件。个模块安装完毕后翻转为水平位置进行对接，形成完整结完毕后翻转为水平位置进行对接，形成完整结构。这种方法能够最大限度地进入结构内部并构。这种方法能够最大限度地进入结构内部并使所需工装数量最小化，不仅减少人力，同时使所需工装数量最小化，不仅减少人力，同时还可以节省时间和成本。还可以节省时间和成本。F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术21/49 正如正如F/A-22F/A-22整机一样，中机身开发是在集整机一样，中机身开发是在集成产品小组环境中进行的。

24、小组成员包括各个成产品小组环境中进行的。小组成员包括各个技术领域成员，这种工作方法减少了设计更改技术领域成员，这种工作方法减少了设计更改和零件报废。和零件报废。F/A-22F/A-22中机身装配时间随着架数中机身装配时间随着架数增多还在不断减少，如第增多还在不断减少，如第1010架飞机的装配时间架飞机的装配时间与第与第9 9架相比提高架相比提高4%4%，与第，与第6 6架相比提高架相比提高26%26%。F/A-22飞机先进装配技术飞机先进装配技术22/49F-35飞机装配新方法飞机装配新方法 F-35飞机装配与飞机装配与F/A-22飞机相比有了许多创飞机相比有了许多创新，在使用了先进的精益制造

25、和最成熟的装配技术、新，在使用了先进的精益制造和最成熟的装配技术、应用实体模型、虚拟原型工装、自校准组合夹具和结应用实体模型、虚拟原型工装、自校准组合夹具和结构、激光导向光学工具的基础上，对构、激光导向光学工具的基础上，对F/A-22所使用所使用的传送系统及工作台进行了进一步创新。从的传送系统及工作台进行了进一步创新。从F-35装装配的整个过程来看，其装配生产线自动化程度高、工配的整个过程来看，其装配生产线自动化程度高、工装少并且设定了新的装配精度标准。装少并且设定了新的装配精度标准。F-35战斗机采战斗机采用一批迄今为止最先进的机床用于用一批迄今为止最先进的机床用于F-35的装配线。的装配线

26、。这些机床的效率、准确度有助于这些机床的效率、准确度有助于F-35实现经济可承实现经济可承受性、质量和进度目标。受性、质量和进度目标。23/49此外，其装配特点还包括此外，其装配特点还包括: 从联合攻击战斗机从联合攻击战斗机(JSF)的开发设计阶段的开发设计阶段要求来看，通用性制造技术越来越受到人们的要求来看，通用性制造技术越来越受到人们的关注，推动了柔性制造技术的迅速发展。美国关注，推动了柔性制造技术的迅速发展。美国国防部明确提出国防部明确提出JSF的个型别不仅要在同一的个型别不仅要在同一生产线上生产，而且各种型别的零件、系统和生产线上生产，而且各种型别的零件、系统和设备的通用性应在设备的通

27、用性应在80%以上。以上。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法24/49 在在JSF设计方案阶段设计方案阶段,充充分考虑了制造分考虑了制造及维修过程中的通用性。及维修过程中的通用性。 其中在其中在F-35上使用的高速加工技术，上使用的高速加工技术，不仅能够生产更轻、更大的零件，简化装不仅能够生产更轻、更大的零件，简化装配工作，而且还是保证配工作，而且还是保证3个型别通用的关个型别通用的关键制造技术之一。键制造技术之一。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法25/49 高速加工对于夹具精度的要求不再严高速加工对于夹具精度的要求不再严格，可以用一种毛坯生产出不同的零件，格，可以用一种毛坯生产出不同的

28、零件，只要在一台加工机器和相同的材料清单上只要在一台加工机器和相同的材料清单上修改计算机文件，调整好正确的加工指令修改计算机文件，调整好正确的加工指令就可以了，从而达到规模效益。就可以了，从而达到规模效益。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法26/49 如类似机身隔框的零件就可以在同一如类似机身隔框的零件就可以在同一车间生产，夹具的定位方法及装配顺序都车间生产，夹具的定位方法及装配顺序都相同，很容易实现通用化制造。为了达到相同，很容易实现通用化制造。为了达到经济可承受和质量目标要求，经济可承受和质量目标要求，F-35的的种机型的共同设计特点使之可以在一条装种机型的共同设计特点使之可以在一条装配

29、线上进行装配，采用模块组合柔性加工配线上进行装配，采用模块组合柔性加工设备降低成本设备降低成本30%。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法27/49 F-35 的工夹具高度自动化，使单位成本和装配时的工夹具高度自动化，使单位成本和装配时间达到最少。生产过程中使用自动化装置控制机身和间达到最少。生产过程中使用自动化装置控制机身和机翼装配工作。其中包括电池驱动的机翼装配工作。其中包括电池驱动的6 个自动化导向小个自动化导向小车（车（AGV）往返于加工前机身和机翼部件的各种自动）往返于加工前机身和机翼部件的各种自动化机床之间执行钻孔、铣削和蒙皮对接操作。化机床之间执行钻孔、铣削和蒙皮对接操作。AGV

30、 能能够操作的装配重量达够操作的装配重量达15900kg。另外，。另外，AGV 还负责将还负责将机翼结构安装在一台专用卧式铣床上进行加工，加工机翼结构安装在一台专用卧式铣床上进行加工，加工完成后，完成后，AGV 再把机翼结构移动到下一制造工序。再把机翼结构移动到下一制造工序。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法28/49 通过使用通过使用Leica LTD 500激光定位系统配合液压校激光定位系统配合液压校平系统，使平系统，使F -35 大部件的对接时间大大减少。在装配大部件的对接时间大大减少。在装配机翼承载盒时，用激光器将机翼承载盒与前机身对齐，机翼承载盒时，用激光器将机翼承载盒与前机身对齐

31、，液压校平系统收到校平器的数据后对零件精密定位以液压校平系统收到校平器的数据后对零件精密定位以便自动连接。便自动连接。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法29/49 第一次试装仅用了第一次试装仅用了17min，将机翼承载盒与前机身，将机翼承载盒与前机身两大部件栓接在一起仅用两大部件栓接在一起仅用20 个钛合金螺栓。该测量设个钛合金螺栓。该测量设备每秒可以完成备每秒可以完成1000次测量，而且可以测量次测量，而且可以测量70m 直径直径的体积。该激光系统还可以根据的体积。该激光系统还可以根据CAD 模型建立、测量、模型建立、测量、检查装配安装的详细资料。制造工程师负责搜集和分检查装配安装的详细资

32、料。制造工程师负责搜集和分析由该测量系统汇集的数据。析由该测量系统汇集的数据。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法30/49 与与F-16 和其他飞机的对接装配系统相比，和其他飞机的对接装配系统相比，JSF的对接技术是一个飞跃。目前，的对接技术是一个飞跃。目前，F-16 的前的前机身与中机身的对接装配需要机身与中机身的对接装配需要8 10天。天。JSF飞飞机采用同样的对接连接设计、外加激光跟踪仪机采用同样的对接连接设计、外加激光跟踪仪和创新的千斤顶系统有望将对接装配的周期缩和创新的千斤顶系统有望将对接装配的周期缩短到约短到约20h。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法31/49 另外，另外，F

33、-16 和和F/A-22 采用高架单轨移动大采用高架单轨移动大型部件和整机，而型部件和整机，而F-35 不用高架单轨。采用单不用高架单轨。采用单轨移动部件和飞机时为了安全起见要求人员避轨移动部件和飞机时为了安全起见要求人员避开路径，而且要停止生产。开路径，而且要停止生产。F-35 采用滚子手推采用滚子手推车移动部件或飞机，可以避免这些问题，这一车移动部件或飞机，可以避免这些问题，这一进步为进步为F-35 生产向移动装配生产线过渡创造了生产向移动装配生产线过渡创造了条件。条件。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法32/49 F-35 装配中最为关键的是比现有飞机减装配中最为关键的是比现有飞机减少

34、了零件数量，例如少了零件数量，例如F-35前机身有前机身有240个零件个零件(除去配线和导管），而除去配线和导管），而F/A-22 前机身则有前机身则有1130 个零件。个零件。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法33/49再比如，再比如，F-35 F-35 进气道机身一体化结构件，是将进气道机身一体化结构件，是将进气道与机身内部安装边胶接在一起，其固化进气道与机身内部安装边胶接在一起，其固化的整体结构没有紧固件，它是将上百个零件和的整体结构没有紧固件，它是将上百个零件和上千个紧固件用一个复合材料整体结构来代替，上千个紧固件用一个复合材料整体结构来代替，不仅减轻了重量而且减少了大量潜在的雷达波

35、不仅减轻了重量而且减少了大量潜在的雷达波反射体。为了加快零部件生产，把几个零件采反射体。为了加快零部件生产，把几个零件采用高速加工技术用高速加工技术制制成一个整体件以减少装配时成一个整体件以减少装配时间和紧固件的数量。间和紧固件的数量。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法34/49 采用连续移动装配生产可以提高生产率，采用连续移动装配生产可以提高生产率，节省装配空间，在整个项目寿命期内估计将节节省装配空间，在整个项目寿命期内估计将节省省3 3亿亿美元。美元。 F-35 F-35 装配线上将有装配线上将有120 120 名工人，每架飞机名工人，每架飞机在装配线上将以在装配线上将以1.22m/h1

36、.22m/h的速度前移。大多数的的速度前移。大多数的喷漆和雷达吸波涂料将由机器人完成，只有一喷漆和雷达吸波涂料将由机器人完成，只有一小部分由人工完成。小部分由人工完成。F-35飞机装配新方法飞机装配新方法35/49A380大部件装配新技术大部件装配新技术 A380 的装配线上有以下几个特色的装配单元的装配线上有以下几个特色的装配单元:这是一套用于对加载的翼肋这是一套用于对加载的翼肋进行定位及装配的自动化存储系统、设备和进行定位及装配的自动化存储系统、设备和NC 钻孔钻孔系统。该翼肋带有转动配件和作动器，从存储管理到系统。该翼肋带有转动配件和作动器，从存储管理到钻孔作业的整个过程是自动化的。钻孔

37、作业的整个过程是自动化的。36/49这是一套可配置的夹具和这是一套可配置的夹具和NC 钻孔系统。该系统考虑用来装配每个纵梁上的旋转配钻孔系统。该系统考虑用来装配每个纵梁上的旋转配件和作动器以及前缘翼肋。件和作动器以及前缘翼肋。其结构装配使用了其结构装配使用了6 套装配套装配夹具，进行长桁、翼肋和其他结构件定位以及蒙皮的夹具，进行长桁、翼肋和其他结构件定位以及蒙皮的安装。每套夹具都有伺服系统以确保蒙皮外形容差不安装。每套夹具都有伺服系统以确保蒙皮外形容差不影响气动性能。影响气动性能。A380大部件装配新技术大部件装配新技术37/49该系统执行整个空该系统执行整个空中客车家族的水平安定面机翼后缘型

38、面（中客车家族的水平安定面机翼后缘型面（ 包括包括A310 、A320、A330、A340、A340-600 和和A380）以及）以及A380 方向舵的自动钻铆工作。方向舵的自动钻铆工作。A380大部件装配新技术大部件装配新技术38/49 空中客车英国公司将机翼生产线进行改进后，空中客车英国公司将机翼生产线进行改进后，节省了单通道飞机节省了单通道飞机10% 10% 的时间和成本。其方法是的时间和成本。其方法是: :机翼慢慢移动通过全过程的机翼慢慢移动通过全过程的1414个工作站，每个工作站，每14h 14h 移移动一次，每次移动动一次，每次移动7min7min，代替工人在厂区内移动。，代替工人

39、在厂区内移动。在每个工作站有一个多功能小组进行燃油、电子、在每个工作站有一个多功能小组进行燃油、电子、液压系统及可动面的安装和测试液压系统及可动面的安装和测试, ,包括所有工具和包括所有工具和零件在内的零件在内的“工具包工具包”直接交付给装配线上的功能直接交付给装配线上的功能小组，确保功能小组专心装配工作。小组，确保功能小组专心装配工作。A380大部件装配新技术大部件装配新技术39/49 在每个工作站上还有交通灯（红、黄、绿）用于跟踪在每个工作站上还有交通灯（红、黄、绿）用于跟踪机翼进程。在整个生产线移动前，每个灯必须都是绿的。机翼进程。在整个生产线移动前，每个灯必须都是绿的。工作组长可以电话

40、报告一些情况，在工厂的房顶上悬挂有工作组长可以电话报告一些情况，在工厂的房顶上悬挂有一个电子一个电子广告板可以显示生产线还有多长时间将移动。机广告板可以显示生产线还有多长时间将移动。机翼装配过程分为翼装配过程分为3 3个阶段个阶段: : 首先是机翼蒙皮的加工、处理和喷丸首先是机翼蒙皮的加工、处理和喷丸; ;第二步是形成基第二步是形成基本的翼盒，蒙皮、翼肋和桁条加载到型架上并本的翼盒，蒙皮、翼肋和桁条加载到型架上并用用螺栓螺栓连接连接在一起，接着进行喷漆在一起，接着进行喷漆; ;最后一步是安装机翼上的设备并进最后一步是安装机翼上的设备并进行测试，包括燃油、电子、液压系统及活动表面。行测试，包括燃

41、油、电子、液压系统及活动表面。A380大部件装配新技术大部件装配新技术40/49新型自动化翼盒研究项目的第二阶段新型自动化翼盒研究项目的第二阶段(AWBA II)(AWBA II)： AWBA II 项目由项目由7 家英国公司参与，分别负责设计、家英国公司参与，分别负责设计、设计制造和评估。在一个设计制造和评估。在一个8.5m 的验证机上综合了传送、的验证机上综合了传送、定位、测量、机器人钻孔、机翼蒙皮壁板打包等工作。定位、测量、机器人钻孔、机翼蒙皮壁板打包等工作。A380大部件装配新技术大部件装配新技术41/49 另外，针对另外，针对A380 总装生产线，总装生产线，Wheellift Sy

42、stems公司推出了一种新的轮车概念，专门用公司推出了一种新的轮车概念，专门用于运载大型装配件装配工作，特别适用于飞机于运载大型装配件装配工作，特别适用于飞机总装生产线。该轮车具有全方位运动和承载能总装生产线。该轮车具有全方位运动和承载能力大的特点，主要用于工厂内部的装配工作。力大的特点，主要用于工厂内部的装配工作。A380大部件装配新技术大部件装配新技术42/49据介绍，该轮车载荷范围为据介绍，该轮车载荷范围为20200t，能在拥挤的厂房，能在拥挤的厂房内和狭窄的通道地带穿行。内和狭窄的通道地带穿行。同时还有补偿吊挂系统防止地面产同时还有补偿吊挂系统防止地面产生波动和不规则运动，能够在完全移

43、动的情况下模仿生波动和不规则运动，能够在完全移动的情况下模仿地面导轨精度达到严密的装配公差要求。地面导轨精度达到严密的装配公差要求。此外，还在此外，还在机身两端的支架下安装有一个载荷驱动器模块，执行机身两端的支架下安装有一个载荷驱动器模块，执行主要的提升和运载任务。主要的提升和运载任务。A380大部件装配新技术大部件装配新技术43/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用 在九十年代在九十年代,GPS向世界展示了全球定位设向世界展示了全球定位设备的强大力量并为三维测量建立了新的标准。备的强大力量并为三维测量建立了新的标准。这是空间测量的一场革命。如今

44、这是空间测量的一场革命。如今,GPS全球定位全球定位系统无处不在系统无处不在,并且被视为全世界通用的定位系并且被视为全世界通用的定位系统。它的优势不仅在于它的先进技术统。它的优势不仅在于它的先进技术,更在于它更在于它的系统理念。的系统理念。44/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用根据根据GPS测量原理测量原理,在在21世纪初人们提出了基于区世纪初人们提出了基于区域域GPS技术的三维测量理念技术的三维测量理念,进而开发出了一种具进而开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内有高精度、高可靠性和高效率的室内GPS(Indoor GPS=iGPS

45、)系统系统,主要用于解决大尺寸空间测量与主要用于解决大尺寸空间测量与定位问题。其原理像定位问题。其原理像GPS一样一样,利用三角测量原理利用三角测量原理建立三维坐标体系建立三维坐标体系,不同的是采用红外激光代替了不同的是采用红外激光代替了卫星卫星(微波微波)信号。它利用发射器发出红外光信号信号。它利用发射器发出红外光信号,众多个接收器就能独立地计算出它们的当前位置。众多个接收器就能独立地计算出它们的当前位置。45/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用 iGPS对大尺寸的精密测量提供了一种新的方对大尺寸的精密测量提供了一种新的方法。在过去法。在过去

46、,像飞机整机、船身、火车车身和装甲像飞机整机、船身、火车车身和装甲车身等大尺寸的精密测量是非常困难的。现在车身等大尺寸的精密测量是非常困难的。现在,采采用用iGPS就能很方便地解决这一难题。另外就能很方便地解决这一难题。另外,iGPS系系统能够建立一个大尺寸的空间坐标系统能够建立一个大尺寸的空间坐标系,并且一旦建并且一旦建立后立后,所有的测量任务所有的测量任务,如坐标测量、跟踪测量、准如坐标测量、跟踪测量、准直定位、监视装配等都能完成。直定位、监视装配等都能完成。46/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用目前，目前，iGPS系统所能达到的技术指标

47、为系统所能达到的技术指标为:u测量范围测量范围280m；u激光波长激光波长785nm;u单次测量角精度单次测量角精度20s;u覆盖空间覆盖空间:水平水平290,垂直垂直3;u空间测量精度空间测量精度:在在10 m工作区域内工作区域内,测量精度为测量精度为0.12mm;在在39m区域内区域内,测量精度为测量精度为0.25mm。47/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPS系统组成系统组成:iGPS系统主要由以下系统主要由以下5部分组成：部分组成：发射器发射器: :标准的标准的iGPSiGPS系统含有系统含有4 4个计量型发射个计量型发射器，用于

48、器，用于高精度的高精度的计量应用。在计量应用。在工作工作范围内，范围内，每个传感器每个传感器( (接收器接收器) )在任何时候都应至少与在任何时候都应至少与3 3个发射器直接交换信息。因此个发射器直接交换信息。因此, ,发射器的需求发射器的需求数量应当与数量应当与工作场合相适应，以工作场合相适应，以保证每个传感保证每个传感器保持最少的器保持最少的在线测量要求。在线测量要求。48/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPS系统组成系统组成:传感器传感器( 3D ( 3D 智能靶镜智能靶镜) )：iGPS iGPS 系统支持各种系统支持各种不同结构

49、的传感器不同结构的传感器, , 这是因为这是因为iGPS iGPS 系统能够系统能够同时连续地读取多个传感器的坐标值。通常同时连续地读取多个传感器的坐标值。通常, , 要把传感器安装在工具、零件、装组件或大型要把传感器安装在工具、零件、装组件或大型构件上。一旦安装好后构件上。一旦安装好后, ,并保证同时与并保证同时与3 3个发射个发射器在线通信器在线通信, , 那么这些传感器将自动地把精确那么这些传感器将自动地把精确的三维坐标值传送给用户。的三维坐标值传送给用户。49/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPS系统组成系统组成:手持探头手持探头

50、: iGPS 系统在工作区域内可以同时系统在工作区域内可以同时支持无数量限制的传感器。为了手工测量方便支持无数量限制的传感器。为了手工测量方便, 该系统还配备了多种该系统还配备了多种5/6 自由度的手持工具和自由度的手持工具和探头。探头。50/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPS系统组成系统组成:系统软件系统软件: 软件为软件为WORKSPACE。每套。每套iGPS 系统都配有基于位置的服务器和手持式无线客系统都配有基于位置的服务器和手持式无线客户软件户软件, 这种软件可以使能这种软件可以使能iGPS 系统的所有功系统的所有功能能, 包括

51、计量软件包。包括计量软件包。51/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPS系统组成系统组成:接收器电路接收器电路: iGPS 系统要求每个传感器连接到系统要求每个传感器连接到一个放大器和信号处理接收器电路板上。该板接一个放大器和信号处理接收器电路板上。该板接收来自于激光发射器的激光信号收来自于激光发射器的激光信号, 并把它们实时地并把它们实时地转换成可用于三角法数学计算的三维坐标值。这转换成可用于三角法数学计算的三维坐标值。这些接收器板封装在一个集线盒中些接收器板封装在一个集线盒中, 可以与可以与18 个传个传感器连接。例如感器连接。例如:

52、一个一个5 自由度的手持式传感器工自由度的手持式传感器工具具( 包含着两个传感器包含着两个传感器) 可以配可以配2 个传感器的集线个传感器的集线盒。盒。52/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用iGPSiGPS工作原理工作原理: :该系统使用红外脉冲激光发射器代替卫星的作用，接收器根据该系统使用红外脉冲激光发射器代替卫星的作用，接收器根据发射器投射来的光线时间特征参数，计算接收器所在点的角度发射器投射来的光线时间特征参数，计算接收器所在点的角度和位置，并将模拟信号转换成数字脉冲信号，通过无线网络发和位置，并将模拟信号转换成数字脉冲信号，通过无线网

53、络发送给中央控制室的服务器，最后通过送给中央控制室的服务器，最后通过Indoor GPS自行开发的软自行开发的软件或第三方测量软件（如件或第三方测量软件（如SA、Metrolog II、MAYA等等）处理等等）处理数据获得高精度的信息，并供远端的多用户共享。数据获得高精度的信息，并供远端的多用户共享。53/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用TXi -发发射器射器本例中使用了了10个发射器。为了保持精度每个接收器需至少接收4个发射器的信号。实际的发射器数量取决于工件的大小及工作区域的设置。如是否是方形或是否有立柱阻挡。飞机装配过程中室内飞机装配过

54、程中室内GPS的总体布局的总体布局54/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用u接收器放置于工件上来跟踪其移动并作实时测量。接收器放置于工件上来跟踪其移动并作实时测量。 u将接收器置于工装上可以让操作人员在装配过程中将接收器置于工装上可以让操作人员在装配过程中移动工装。工装和机身的相对位置是不变的。移动工装。工装和机身的相对位置是不变的。 u对于更高级别的应用可以在装配过程中导入数模。对于更高级别的应用可以在装配过程中导入数模。通过将接收器固定在机身上可以将实际测量数据与数通过将接收器固定在机身上可以将实际测量数据与数模数据进行比较。因为接收器将目

55、前机身位置的实时模数据进行比较。因为接收器将目前机身位置的实时数据传给应用软件，可以得到每一点的调整量及判断数据传给应用软件，可以得到每一点的调整量及判断整个装配过程是否受控。整个装配过程是否受控。 u本例中在机身的不同位置安装了十几个接收器。从本例中在机身的不同位置安装了十几个接收器。从飞机的前端到后端，从左翼到右翼，整个装配过程都飞机的前端到后端，从左翼到右翼，整个装配过程都得到了该系统的实时监控。得到了该系统的实时监控。55/49INDOOR GPS应用于应用于B777装配生产线装配生产线56/497.7室内室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用测量系统及其在飞机装配中的应用INDOO

56、R GPSINDOOR GPS在装配现场解决如下问题：在装配现场解决如下问题：在在BoeingBoeing公司装配车间内的墙面和屋顶上装有多个激光公司装配车间内的墙面和屋顶上装有多个激光发射器，在机身、机翼等装配部件上放置多个传感器。在机身发射器，在机身、机翼等装配部件上放置多个传感器。在机身与机翼对接装配过程中，这些传感器实时接收来自多个激光发与机翼对接装配过程中，这些传感器实时接收来自多个激光发射器的信号，并将信号处理得到的坐标信息实时发送给中央控射器的信号，并将信号处理得到的坐标信息实时发送给中央控制室。中央控制室根据原有的图纸设计及其传感器传回的位置制室。中央控制室根据原有的图纸设计及

57、其传感器传回的位置信息来控制机身和机翼的相对位置，直至机身和机翼上的传感信息来控制机身和机翼的相对位置，直至机身和机翼上的传感器坐标重合，到此就完成一个对接过程。器坐标重合，到此就完成一个对接过程。57/497.7室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用INDOOR GPSINDOOR GPS在装配现场解决如下问题：在装配现场解决如下问题：在使用在使用Indoor GPSIndoor GPS的之前，波音的工程师一是通过在需要打铆的之前，波音的工程师一是通过在需要打铆钉或钻孔的位置做上标记，或通过测量设备来定位。自从使用钉或钻孔的位置做上标记，或通过测量设备来定位。自从使用Indoor GPSI

58、ndoor GPS后，整个过程大大简化。即在铆钉枪或电钻上装上后，整个过程大大简化。即在铆钉枪或电钻上装上传感器，工程师可以通过手中的掌上电脑实时看到铆钉枪或电传感器，工程师可以通过手中的掌上电脑实时看到铆钉枪或电钻的位置，再接合图纸上设计的铆钉或钻工的位置，将铆钉打钻的位置，再接合图纸上设计的铆钉或钻工的位置，将铆钉打入到设计位置。入到设计位置。 58/497.7室内GPS测量系统及其在飞机装配中的应用INDOOR GPSINDOOR GPS在装配现场解决如下问题：在装配现场解决如下问题：在工作区域内，不同的工作人员可以根据自己的需要来获取不在工作区域内，不同的工作人员可以根据自己的需要来获

59、取不同的信息，互不干扰，与此同时同的信息，互不干扰，与此同时Indoor GPSIndoor GPS也能帮助多名工作也能帮助多名工作人员在同一时刻完成同一项工作任务。人员在同一时刻完成同一项工作任务。比如在比如在BoeingBoeing公司装配车间内检测飞机某部件的两点或几点水公司装配车间内检测飞机某部件的两点或几点水平度或同轴度，或者同时钻孔时，并且这些点之间是不可见时，平度或同轴度，或者同时钻孔时，并且这些点之间是不可见时，该测量系统能够很好的帮助多名操作员在同一时间完成这些测该测量系统能够很好的帮助多名操作员在同一时间完成这些测量任务，即不同的操作工人在不同的测量点上，在手中的量任务，即

60、不同的操作工人在不同的测量点上，在手中的PDAPDA上上看到可以清楚的看到自己的关键点位置与其它操作工人的关键看到可以清楚的看到自己的关键点位置与其它操作工人的关键点位置，从而可以判断这些点的水平度、同轴度等等。点位置，从而可以判断这些点的水平度、同轴度等等。除此之除此之外，外，Indoor GPSIndoor GPS还能帮助不同的用户完成不同的工作任务，即还能帮助不同的用户完成不同的工作任务，即在工作区域内，操作人员可以互不影响地完成自己的测量任务，在工作区域内，操作人员可以互不影响地完成自己的测量任务，而其它测量工具则不具备该项功能，如激光跟踪仪在同一时间而其它测量工具则不具备该项功能，如