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紧固件自动化装配 - 仅仅是初级阶段

发表时间:2020-5-20 9:31:55  作者:三圆  来源:三圆  浏览量:2360

飞机经过了一百多年的发展,已经从怀特兄弟由木材、金属丝等材料拼接的飞机,发展到了由金属与复合材料铆接的现代客机。而且在飞机的组装过程中,已经越来越注重机器人的使用,在制孔、紧固、密封、涂装等工艺,机器人因为其更高的精度和无疲劳特性,正在改变飞机的制造方式,并与人类一起共同塑造未来的航空组装工厂。

目前航空飞机的大量需求使得各个飞机制造商都大量积压了很多订单,为了尽快交付给客户,需要在生产制造环节提高生产效率,同时还要注意降低制造成本,因此才开始从比较成熟的汽车自动化制造领域寻求灵感,希望籍此缩短交付周期。

商用飞机的组装需要使用大量的紧固件,近年来,随着复合材料的应用增多,尽管紧固件的用量已经有逐渐减少的趋势,但是对于像波音787这样的新型客机,紧固件的数量仍然在几十万件左右。这其中,铆钉占了相当多一部分,在大多数情况下,飞机蒙皮与机架结构的固定,都是通过实心铆钉来实现的。实心铆钉需要从结构两侧完成安装,通过气枪和顶棒将铆钉挤压,使其变形膨胀并保持在安装位置。通常情况下要两个工人配合完成安装,如果一人操作的话,需要先将顶棒固定在安装位置。

像这类紧固件的安装,就是自动化最早被应用的地方,但是因为很多结构在最初设计的时候,都是按照人工安装进行设计的,所以在应用自动化设备时,往往面对很多困难。比如在一些空间受限制的区域,或是零件几何形状特殊的情况下,使用自动化设备安装紧固件,可能存在无法接近安装位置的问题。

机器人已经在汽车生产线上使用了几十年,但是飞机组装依然在依赖于手工装配。近年来,航空制造业已经采用了许多汽车行业的大量自动化实践经验,例如使用高精度机器人钻孔和机身上的孔铆接等。其他关键的自动化改进已经在飞机喷涂、复合材料的修整和飞机发动机涡轮叶片的加工中得到了应用。

机器人技术应用速度慢,我想是离不开航空制造业的严格要求,而且从大规模生产角度来说,飞机的产量也远远低于汽车。近年来,随着图像识别、电子感应技术以及计算机软件技术的飞速发展,有助于提高机器人组装的精度,在一些技术含量不高的工位,使用机器人安装的性能反而优于人类手动安装。比如,波音777的机身连接使用机器人进行铆接,这项对于工人来说枯燥无味的工作,对于机器人来说是再适合不过的了。

在飞机制造过程中,使用机器人进行钻孔、安装紧固件,可能仅仅是自动化的初级阶段,我想随着计算机技术的深入发展以及人工智能技术的进步,机器人可以替代人类完成更多的工作,诸如检测过程、维修处理等工作。

德国作为世界制造业的超级强国,其提出的工业4.0战略,可以被看做是定制化智能生产的模型,所以当汉莎技术公司率先为飞机维修开发机器人就不足为奇,它们研发的机器人在高端传感器的帮助下,可以对发动机部件进行裂缝检查,用于替代过去人工使用渗透剂进行手工检查的方法。

虽然在现代工业中机器人随处可见,但是可供飞机维修使用的机器人却几乎没有。尽管在研发的过程中需要面对来自软件编程语言、人机交互方式以及传感器硬件等多重挑战,汉莎仍在为各种维修工作寻求自动化解决方案,也许下一个即将诞生的机器人可以用于飞行测试、有毒害材料的处理等等。

如果机器人可以执行更快速的检查、更可靠的测试以及更准确的制孔和紧固工作,那么我们人类将何去何从?

对于严格要求的航空制造业,无论是飞机组装还是维修,使用机器人的目的都是为了让工人摆脱无聊的、重复性高的任务,并且让人类更加专注于灵活性更高、创新型更强的工作中去。自动化程度的提高仅仅只是精益制造的一部分,人在这个过程中还需要不断地对机器人程序进行优化。就像开头提到的那样,“人类可以在自己的大脑中想象出现实中不存在的东西”,不停地想象和创造,才是我们不断进步的动力所在。

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