波音787飞机装配技术及其装配过程.doc

波音787飞机装配技术及其装配过程
波音公司基于全球协同环境GCE研制的787“绿色”环保客机，虽然尚未试飞，但它的一系列全新的飞机装配理念、方法和技术，就已经引起航空制造业界的极大关注。这些大型飞机装配的新技术，如全球协同研制的理念和方法、基于模型定义（MBD）的装配技术、利用室内GPS系统的飞机对接总装过程以及复材机体的装配连接技术的应用等更是业内关注的焦点。
787客机结构及其全球协同研制模式由于复合材料结构有着许多众所周知的优点，波音公司在对复材结构做了大量成功研究试验的基础上，决定787机体主要结构大规模地采用复合材料，由777飞机复材用量占整机材料用量的12%一步跨越到现在的50%，即机身和机翼外壳几乎都由碳纤维增强复合材料制成，仅少数机体部位应用铝合金或其他材料。这种机身由复材组成的787客机，是波音公司全新研制的机型，与之前的机型相比，它的维修成本可节省30%，飞行的舒适性也有很大提高，所以得到很多航空公司的欢迎。因此，国际上各航空公司都期望着这一“绿色”客机能给空中旅行带来革命性的变化。与此同时，787客机的出现也使这种飞机的制造和装配技术发生了根本性变革。在过去，波音标准的研制方法是先在公司内设计好飞机（DesignthePlaneIn-House），然后把飞机的零部件或一整段机体的图纸送到它们的制造伙伴工厂去生产。而这次在研制787客机中，波音彻底地改变了研制方法，也改变了研制流程。它利用Dassault的PLM套件创建了全球协同平台，与合作伙伴协同研制787客机。最重要的是，全世界大约6000余名工程师联合起来共同设计和工程化787客机。波音787机体分段及分工情况：意大利的阿里尼亚航空制造公司，负责制造主机身48段；日本的富士重工、川崎重工和三菱重工等公司，负责制造机翼12段、主起舱45、中央翼盒11段和机身13段；北美的古得里奇公司负责制造发动机短舱和反向装置；美国的Spirit公司负责制造机身43段，沃特公司负责制造机身47段；全球航空公司负责机尾47段和48段对接装配等工作。最后，由波音公司利用超大型运输机LCA把世界各地制造的十几个大部件运到波音进行对接总装、试飞和最后的交付工作。
基于模型定义（MBD）的装配技术波音公司在研制装配787客机的过程中，采用了全新的基于模型定义（ModelBasedDefinition，MBD）的技术。美国机械工程师协会于1997年在波音公司的协助下开始有关MBD标准的研究和制定工作，并于2003年成为美国国家标准。随后CAD软件公司把此标准设计到软件中，使波音公司才有可能在2004年开始的787客机设计中，全面采用基于模型定义的新技术。该技术将三维制造信息PMI(3DProductManufacturingInformation)与三维设计信息共同定义到产品的三维数字化模型中，使CAD和CAM(加工、装配、测量、检验)等实现真正的高度集成，数字化技术的应用有了新的跨越式发展，可不再使用二维图纸，将工程技术人员从百年来的二维文化中解放出来。同时使数字化技术在飞机装配中的应用有了革命性的进展。在此过程中，其主导思想不只是简单地将二维图纸的信息反映到三维数据中，而是充分利用三维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解且更具效率的设计信息表达方式。其中，最为艰难的是“要从二维图纸文化这种现有概念中跳出来，从零开始研究新的信息表达方式”。同时，波音公司进一步把MBD技术深入应用到787数字化装配的各个方面。

数字化协调方法——阵列式装配（DA）技术由于现代大型飞机的结构尺寸大、刚性差、定位精度要求严，同时还有制造成本低、装配速率高的要求。这就造成飞机装配工艺及其工装的设计和制造难度大，装配协调困难。使得传统的装配工艺及其工装难以胜任，需要用新的方法和技术来支持部件之间的精确装配关系。在这种条件下，基于产品的三维数字化定义和精确CNC加工技术的数字化协调方法，即阵列式装配（DeterminateAssembly，DA)技术应运而生了。一般来说，装配工装大于产品本身，工装的设计与产品设计、工装制造和装配的速率密切相关，而且飞机产品的设计还在不断的变化之中。所以需要新的装配工艺及其工装设计和制造方法——基于数字化协调的阵列式装配方法来解决这个问题。
数字化阵列式装配是一个术语，用来描述实际的设计零部件在预先定义的界面上，能精确地装配在一起，而不需要实物标准样件或其他复杂的测量和调整技术，其实质上是数字化协调方法的具体体现。也就是通常说的，为了制造和装配的设计（DFMA），这样大幅度地减少了工装的设计和制造工作。空客A340-600的壁板制造单元就是典型实例。这一壁板制造单元用来把铝合金的长桁定位和连接到机加的壁板上，这是一个很大的装配件，高几米、长30多米。传统的方法是采用