航空線束智能制造技術研究

2024年3月28日發(作者：韓國電影智齒)

航空線束智能制造技術研究

中航西飛民用飛機有限責任公司 陜西西安 710089

摘要：航空線束作為飛機的中樞神經系統，連接著機載電氣、機電、航電、

飛控等系統，為各系統正常工作提供電源、傳遞控制信號和數據信息，是全機系

統運行的關鍵樞紐。航空線束制造的可靠性已經成為現代軍民機領域飛機安全性、

可靠性的核心。本文主要從航空線束的制造全工藝過程為切入點，從工藝管理、

裝備研發等環節進行研究，探索線束裝配質量提升的方法與工具，解決目前線束

制造效率低、一致性差、質量不穩定等問題。

關鍵詞：航空線束 關鍵樞紐 質量提升

1. 引言

目前我國航空線束自動化裝配工藝技術仍處于起步階段，軍民機領域線束裝

配工藝一直沿用傳統的手工作坊式線束加工模式，在線束制造流程及各關鍵工序

環節中，只有激光標印、切線下料工序初步實現了自動化，剝線和壓接工序應用

了少量的輔助設備工具，圖版繪制及布線、據扎、套標、檢測等其它工序主要依

靠操作工人手工完成。線束制造流程冗長、產品一致性差，生產效率低下。以國

產大飛機為代表的軍民機領域正處于高速發展與提升階段，線束裝配領域發展已

經與整機質量可靠性需求無法匹配，線束質量與效率問題日益凸顯。雖然國內已

有學者對線束裝配制造自動化技術進行探索，但主要停留在理論分析或物理樣機

階段，暫不能應用于正式產品裝配制造，該領域急需在理論創新與實踐應用進行

突破。

2. 研究內容

針對航空線束裝配制造存在的問題，以及適應未來軍民機領域對線束制造高

可靠性要求，開展航空線束智能化制造技術研究，開展基于下枝樹模型的圖板自

動生成技術，迭代現有人工圖板繪制，實現電子圖板自動生成技術突破。開展基

于光學輔助布線技術，建立布線引導系統，實現布線的智能高亮引導輔助決策。

開展白動化線纜綁扎技術研究，實現綁扎環節自動化，填補國內航空線束制造白

動化領域的空白，提升航空線束制造的效率及質量，為后續的航空線束制造智能

化奠定基礎。

2.1基于干枝樹模型的圖板自動生成技術研究

航空線束拓撲圖是一種非比例圖紙，節點間軌跡的測量距離不具備比例關系，

依靠標注值進行長度定義。線束加工時圖紙需要展開成為1.1的制造工裝圖版，

該過程目前主要通過人工布局及繪制工作，工作量大且不具備追溯性。為了能夠

在滿足約束條件的情況下實現工裝圖版的設計目標，必須解決主干快速選擇、干

涉消除和布局空間優化等難點問題，因此，在理論層面上，提出了新型的干枝樹

模型，干枝樹模型擴展定義。解決線束圖板繪制基礎約束問題即：主干平直約束

(線束中較為粗大的主干，應盡量平直擺放以減少捆扎帶來的內部應力)；角度約

束(分枝與主干之間的角度應保持在一定范圍內，有利于裝配過程的順利進行)；

干涉約束(軌跡之間不允許出現交叉或重疊，否則無法開展布線工作)；空間約束

(調整超出圖版邊框的軌跡的方向或者進行彎折操作，使之壓縮到圖框范圍內)。

相較于傳統無向無環連通圖模型，干枝樹模型采用了遞歸定義的方式，將圖紙描

述為一條主干與一簇分枝的組合，設計與優化方法可以首先施加在結構更加簡單

的高階干枝樹上，并逐步向低階干枝樹擴展，將全局尋優轉化為局部尋優，大幅

降低了設計與優化的難度。

圖1-干枝樹階模型示意

2.2基于光學導引的智能布線系統研究

航空線束結構復雜、連接關系眾多，布線綁扎工藝需要結合線束拓撲結構和

電氣連接關系進行制造，往往需多人合作進行相關信息和被加工物的敷設。為提

高信息利用效率，需要以導線的特征為基礎，建立人、機、物、信息相融合的數

字化布線流程^”。為此研究基于光學信息引導布線技術，解決圖紙信息、工藝

信息及交檢信息的顯示問題。光學引導系統主要分為顯示控制終端和信息處理系

統，顯示控制終端主要為液晶屏或投影儀，用于承載布線信息展示，通過多屏拼

接可形成連續工作臺面。信息處理系統主要為圖紙解析系統、網格規劃系統、圖

層解析系統等組成。系統通過圖紙分析功能，將載入的CAD圖紙進行分析、校正、

清除多余短線等模，高清顯示CAD圖紙全貌信息，生成鋪層文件，將綁扎所需的

站位信息、護套標識信息等精確的投影成像到布線工作臺上，完成高精度的布線

位置還原工作。操作人員在布線過程中，需要查看單線路徑信息、核對列表等一

些列繁瑣的手工操作，系統設計條碼掃描槍，針對以下“本條導線完成”、“上

一條導線”、“跳過本導線”、“預留”等方式選擇接線表信息，同時選擇線號

路徑高亮顯示方便工人操作，使信息更加直觀，提高布線定位精度和準確度。

2.3線束自動化綁扎技術研究

航空線束綁扎環節是線束制造階段工作量最為密集的一項操作，需要通過人

工高頻率進行線束綁扎，勞動強大度、質量一致性差，為此研究自動化綁扎機主

要是解決人工線纜綁扎問題，降低操作人員的勞動強度，提高綁扎工藝的一致性。

綁扎機整體結構主要包含繞線機構、走線機構、導軌機構、電機機構、刀具機構

等。綁線機系統運動整體過程主要包括送線，繞線，甩套，夾線，拉緊，切斷，

再送線等過程實現線束的纏繞綁扎。送線過程綁扎機具體運動為電機通過傳動齒

輪，帶動主動攆線輪進行攆線操作，線束通過線道在攆線輪的作用下前進，使線

束進入走線機構。走線機構內部有彎曲通道，當線束進入時甩線小手機構為打開

狀態，將線送入綁線狀態。進入綁線狀態后，觸發繞線綁扎動作，多個執行機構

同時動作，主要動作為線繩向上提，將被綁航空線束抓住走線機構進行開模，同

時甩線小手抓住線束，推線機構工作將線束推入走線機構存線槽中。機構根據線

束纏繞直接及圈數設定運動距離，測距完成后觸發離合器工作，繞線齒條開始工

作執行繞線指令。繞線距離達到預定值后觸發位置傳感器結束繞線工作并反向拉

緊綁線，同時驅動切斷指令。

3.總結

航空線束智能化制造技術的研究應用，為國內線束大批量、高質量生產提供

了有力保障，解決了制約線束制造的主要難題。通過自主創新與產業融合，突破

線束設計數據解析與校驗、工藝圖紙自動布局優化、光學布線信息引導以及線束

自動綁扎等關鍵技術，研究成果成功突破國外技術封鎖，開啟了線束制造由手工

作業向自動化執行的模式轉變，項目研究成果必將帶動線束制造領域自動化、信

息化的產業化發展。

參考文獻：

[1】武鵬，張一哲，聞敬謙，王春陽，高佩.面向航空線束的數字化制造關

鍵問題探討J.航空制造技術，2017年第14期.