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《中国人工智能学会通讯》——第5章 5.1 航空高端装备智能制造技术综述

简介: 本节书摘来自CCAI《中国人工智能学会通讯》一书中的第5章,第5.1节, 更多章节内容可以访问云栖社区“CCAI”公众号查看。
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第5章 5.1 航空高端装备智能制造技术综述

航空高端装备智能制造作为中国制造 2025 的重要组成部分,其涉及到的机器人、移动互联、大数据、3D 打印等技术,推动着航空高端装备制造业产品、装备、工艺、服务的智能化,智能装备呈现集成化、高端化、无人化趋势,制造装备正从智能制造单元、智能车间向智能工厂演进,航空高端装备智能制造技术正在引领制造方式的变革。

在全球化经济的背景下,航空高端装备制造也面临着一系列挑战,降低飞机制造的成本,提高飞机的性能,以及减少飞机对环境的污染是每个航空企业必须面对的。航空高端装备制造要求飞机材料质量轻、强度好,要求零部件具有高的精度、严格的公差,要求高的装配质量,要求设备具有高的绝对定位精度和重复定位精度,同时要有大的工作空间。在竞争日趋白热化的今天,成本和效率同质量一样关键,这就需要采用大量的新技术、新的制造和装配理念、新的管理方法等。

其中,大飞机制造业也是建设创新型国家和拉动国民经济快速增长的战略性产业。发展大型客机项目,是党中央、国务院做出的重大战略决策,是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》确定的 16 个重大科技专项之一[1] ,是新时期建设创新型国家的标志性工程。

大型飞机由于产品尺寸大、形状复杂、零件以及连接件数量多,其装配劳动量占飞机制造总劳动量的一半左右甚至更多,所以在整个制造过程中飞机智能制造技术是一项技术难度大,涉及学科领域多的综合性集成技术,它在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期[2] 。因此,智能制造技术及其装备是飞行器等航空复杂产品制造过程中的关键环节。但在我国的飞行器等航空复杂产品的装配过程中,仍大量采用传统的刚性工装进行手工装配或部分自动装配,这种装配方法很难实现现代飞行器等复杂产品的高质量和高效率的制造要求。落后的智能制造技术已成为制约我国航空企业飞行器等复杂产品研制生产能力提高的瓶颈问题之一。

随着机器人的位置精度、负载能力的提高,以及位置和刚度补偿技术、离线编程工具、实时仿真技术、软件技术的发展,使得机器人可作为一种高效的平台,配以不同的末端执行器等子系统,就可以构成各种不同的机器人柔性自动化系统。这种系统灵活性高,且成本低,能迅速适应产品的变化,加之在汽车工业的成功应用,近些年受到了广大航空企业的关注,在飞机制造过程中已开始看到机器人的身影。基于机器人等自动化装备的智能柔性智能制造技术,是实现解决上述问题的重要手段。

目前,国家已经启动了大型飞机等重大专项,通用航空产业在近期获得了迅猛发展,航空发动机和燃气轮机重大专项也在讨论酝酿中,这些都对航空的制造技术尤其是装备制造技术提出了挑战并带来了巨大机遇。

本文主要针对航空飞行器复杂产品智能制造技术中的四项关键技术进行综述,包括飞机数字化智能制造技术、智能装配机器人装备技术、复杂构件整体化成型技术及结构与功能一体化连接技术。

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