航空线束智能制造技术研究

2024年3月28日发(作者：韩国电影智齿)

航空线束智能制造技术研究

中航西飞民用飞机有限责任公司 陕西西安 710089

摘要：航空线束作为飞机的中枢神经系统，连接着机载电气、机电、航电、

飞控等系统，为各系统正常工作提供电源、传递控制信号和数据信息，是全机系

统运行的关键枢纽。航空线束制造的可靠性已经成为现代军民机领域飞机安全性、

可靠性的核心。本文主要从航空线束的制造全工艺过程为切入点，从工艺管理、

装备研发等环节进行研究，探索线束装配质量提升的方法与工具，解决目前线束

制造效率低、一致性差、质量不稳定等问题。

关键词：航空线束 关键枢纽 质量提升

1. 引言

目前我国航空线束自动化装配工艺技术仍处于起步阶段，军民机领域线束装

配工艺一直沿用传统的手工作坊式线束加工模式，在线束制造流程及各关键工序

环节中，只有激光标印、切线下料工序初步实现了自动化，剥线和压接工序应用

了少量的辅助设备工具，图版绘制及布线、据扎、套标、检测等其它工序主要依

靠操作工人手工完成。线束制造流程冗长、产品一致性差，生产效率低下。以国

产大飞机为代表的军民机领域正处于高速发展与提升阶段，线束装配领域发展已

经与整机质量可靠性需求无法匹配，线束质量与效率问题日益凸显。虽然国内已

有学者对线束装配制造自动化技术进行探索，但主要停留在理论分析或物理样机

阶段，暂不能应用于正式产品装配制造，该领域急需在理论创新与实践应用进行

突破。

2. 研究内容

针对航空线束装配制造存在的问题，以及适应未来军民机领域对线束制造高

可靠性要求，开展航空线束智能化制造技术研究，开展基于下枝树模型的图板自

动生成技术，迭代现有人工图板绘制，实现电子图板自动生成技术突破。开展基

于光学辅助布线技术，建立布线引导系统，实现布线的智能高亮引导辅助决策。

开展白动化线缆绑扎技术研究，实现绑扎环节自动化，填补国内航空线束制造白

动化领域的空白，提升航空线束制造的效率及质量，为后续的航空线束制造智能

化奠定基础。

2.1基于干枝树模型的图板自动生成技术研究

航空线束拓扑图是一种非比例图纸，节点间轨迹的测量距离不具备比例关系，

依靠标注值进行长度定义。线束加工时图纸需要展开成为1.1的制造工装图版，

该过程目前主要通过人工布局及绘制工作，工作量大且不具备追溯性。为了能够

在满足约束条件的情况下实现工装图版的设计目标，必须解决主干快速选择、干

涉消除和布局空间优化等难点问题，因此，在理论层面上，提出了新型的干枝树

模型，干枝树模型扩展定义。解决线束图板绘制基础约束问题即：主干平直约束

(线束中较为粗大的主干，应尽量平直摆放以减少捆扎带来的内部应力)；角度约

束(分枝与主干之间的角度应保持在一定范围内，有利于装配过程的顺利进行)；

干涉约束(轨迹之间不允许出现交叉或重叠，否则无法开展布线工作)；空间约束

(调整超出图版边框的轨迹的方向或者进行弯折操作，使之压缩到图框范围内)。

相较于传统无向无环连通图模型，干枝树模型采用了递归定义的方式，将图纸描

述为一条主干与一簇分枝的组合，设计与优化方法可以首先施加在结构更加简单

的高阶干枝树上，并逐步向低阶干枝树扩展，将全局寻优转化为局部寻优，大幅

降低了设计与优化的难度。

图1-干枝树阶模型示意

2.2基于光学导引的智能布线系统研究

航空线束结构复杂、连接关系众多，布线绑扎工艺需要结合线束拓扑结构和

电气连接关系进行制造，往往需多人合作进行相关信息和被加工物的敷设。为提

高信息利用效率，需要以导线的特征为基础，建立人、机、物、信息相融合的数

字化布线流程^”。为此研究基于光学信息引导布线技术，解决图纸信息、工艺

信息及交检信息的显示问题。光学引导系统主要分为显示控制终端和信息处理系

统，显示控制终端主要为液晶屏或投影仪，用于承载布线信息展示，通过多屏拼

接可形成连续工作台面。信息处理系统主要为图纸解析系统、网格规划系统、图

层解析系统等组成。系统通过图纸分析功能，将载入的CAD图纸进行分析、校正、

清除多余短线等模，高清显示CAD图纸全貌信息，生成铺层文件，将绑扎所需的

站位信息、护套标识信息等精确的投影成像到布线工作台上，完成高精度的布线

位置还原工作。操作人员在布线过程中，需要查看单线路径信息、核对列表等一

些列繁琐的手工操作，系统设计条码扫描枪，针对以下“本条导线完成”、“上

一条导线”、“跳过本导线”、“预留”等方式选择接线表信息，同时选择线号

路径高亮显示方便工人操作，使信息更加直观，提高布线定位精度和准确度。

2.3线束自动化绑扎技术研究

航空线束绑扎环节是线束制造阶段工作量最为密集的一项操作，需要通过人

工高频率进行线束绑扎，劳动强大度、质量一致性差，为此研究自动化绑扎机主

要是解决人工线缆绑扎问题，降低操作人员的劳动强度，提高绑扎工艺的一致性。

绑扎机整体结构主要包含绕线机构、走线机构、导轨机构、电机机构、刀具机构

等。绑线机系统运动整体过程主要包括送线，绕线，甩套，夹线，拉紧，切断，

再送线等过程实现线束的缠绕绑扎。送线过程绑扎机具体运动为电机通过传动齿

轮，带动主动撵线轮进行撵线操作，线束通过线道在撵线轮的作用下前进，使线

束进入走线机构。走线机构内部有弯曲通道，当线束进入时甩线小手机构为打开

状态，将线送入绑线状态。进入绑线状态后，触发绕线绑扎动作，多个执行机构

同时动作，主要动作为线绳向上提，将被绑航空线束抓住走线机构进行开模，同

时甩线小手抓住线束，推线机构工作将线束推入走线机构存线槽中。机构根据线

束缠绕直接及圈数设定运动距离，测距完成后触发离合器工作，绕线齿条开始工

作执行绕线指令。绕线距离达到预定值后触发位置传感器结束绕线工作并反向拉

紧绑线，同时驱动切断指令。

3.总结

航空线束智能化制造技术的研究应用，为国内线束大批量、高质量生产提供

了有力保障，解决了制约线束制造的主要难题。通过自主创新与产业融合，突破

线束设计数据解析与校验、工艺图纸自动布局优化、光学布线信息引导以及线束

自动绑扎等关键技术，研究成果成功突破国外技术封锁，开启了线束制造由手工

作业向自动化执行的模式转变，项目研究成果必将带动线束制造领域自动化、信

息化的产业化发展。

参考文献：

[1】武鹏，张一哲，闻敬谦，王春阳，高佩.面向航空线束的数字化制造关

键问题探讨J.航空制造技术，2017年第14期.