欧盟的下一代机翼生产线都藏了哪些黑科技?

作者：刘亚威

未来飞机生产线是什么样子？当前的制造工艺和系统如何发展以提升生产速度才能满足空中出行的需求？一些评论员估计生产速度在未来15年后将需要加倍。为了达到这一速度，传统的制造装配技术和工艺需要进化。

投资3300万欧元的LOCOMACHS项目属于欧盟第七个框架计划，瑞典Prodtex公司正探索机翼未来工厂，开发下一代机翼生产线。其英国子公司在两个工作包中扮演着关键角色。第一个，是为精益装配翼盒验证件（LAWiB）设计和建造一个夹具；第二个，是使用公司的3D建模、机器人和装配线专业能力，创建一个虚拟的全尺寸装配线，以更精益、更快速和更经济的方式建造机翼。

LAWiB是两个物理验证件之一，由一个混合了金属和复合材料零件的机翼段组成，机翼段带有前后梁、4根肋和上下蒙皮以及将所有零件装配到一起的连接组件，。LAWiB使项目能够试验新设计技术和新装配工艺。下图所示是在LAWiB夹具中装配的机翼段。

演示夹具使用Prodtex的可重构工装专业能力和技术。主夹具使用BoxJoint模块化夹具系统制造。夹具设计面向柔性和耐久性，使结构建造无需焊接。基于钢的技术适合装配、加工或其它框架结构应用。

Prodtex主任皮特解释道：“传统夹具设计要求组件外形尺寸和数据在制造之前数个月就要冻结，以增强并行工程，可重构工装消除了这个局限。我们的BoxJoint系统使用标准板材、螺栓和螺母以创建连接。螺栓以高扭矩值安装，提供一个刚性摩擦连接，其刚度等同于一个焊接连接。”

英国制造技术中心（MTC）实施LAWiB验证件的最终集成，并与Prodtex共同从事许多项目。MTC装配系统技术专家安迪表示:“Prodtex的创新工装解决方案带来了快速重构工装和夹具的能力，能够适应多种产品、波动的建造速度和子组件供应条件的变化。这为增加装配操作的效率提供了巨大潜力。”

演示夹具还要求自动化技术以实现组件的机动，允许进行组件安装并重新定位零件以补偿公差偏离。为满足这一要求开发了三个六爪机构，一个六爪机构就是一个带有6个驱动元件的空间运动机器人。机械手由6个可旋转的爪组成，爪的长度可以改变以允许平台在所有6个自由度上移动。

皮特表示:“我们设计了六爪机构以对应装配工艺。第一，使用两个同步的六爪机构，它们可以使前缘实施机动。第二，我们使用6自由度力反馈传感器以及六爪机械手来管理肋的位置，使其自动定位到翼盒内的最佳安装位置。”

六足机构可携带指示器和传感器，使夹具可快速重构。这还可实现不同飞机型号在一个装配线上生产，并且与一台激光跟踪仪一起，提供反馈以控制和移动六爪机构，它们将自动按需重新定位，从而还可快速重新认证和重新校准。

翼梁和翼肋的自动化安装是实施这个新建造工艺的理想手段，boxjoint技术和六爪机械手的组合提供了一个简洁的解决方案。

可重构技术和自动化构成了这个装配工艺的基础，并且对比传统装配工艺收获的好处包括：

——使用专用设计软件缩短夹具设计上的准备时间

——柔性可应对后期的设计更改

——使用货架模块化组件带缩短准备时间

——模块化配置和夹具组件重用降低成本

实施新的更复杂和自动化的机翼建造工艺存在许多挑战。为确认这些面向机翼制造线新开发的技术，创造了一个虚拟的3D工厂。这允许Prodtex仿真机器人操作，确保它们可以完成其任务，验证可达到的建造速度，使资源需求可视化，并且确保人类/机器人交互得到安全管理。这个仿真与LAWiB验证件一同使用，以证明该技术在一个全尺寸机翼建造中可行。

萨伯航空项目技术主任马格努斯解释道：“设计一个虚拟工厂有几个好处。物理流动和操作员工作环境的可视化突出了静态2D图纸容易忽视的细节；比如，物理可达性、工作姿势和物料加持。”

Prodtex使用了达索系统的“3D体验”平台。作为一个现代仿真环境，它拥有该工作所需的所有功能，对执行LOCOMACHS项目演示的更复杂自动化工厂和更高生产速度的要求很必要。

由于航空工业对复杂操作的要求，以及根据低建造速度工作，操作员和机器人更可能要在同一侧工作。Prodtex正处在仿真未来记忆工厂的最后阶段。

因此，未来飞机生产线什么样？没有人能够确定，但是Prodtex、萨伯和MTC以及项目的其它合作伙伴正在装配技术和新制造工艺上大步迈进，以使未来生产线满足它将面对的巨大需求。

文章转自：威视制造

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