飞机部件装配数字化柔性工装技术研究

张伟 田春晓 董兆明

摘要：在分析柔性装配技术概念的基础上，阐述了柔性装配技术的基本特征。结合飞机装配工艺，提出了柔性设备技术和应用的关键点。

关键词：柔性装配;工装技术;飞机;装配

引言：

飞机的产品通常设计较多的零部件，产品结构也十分的复杂。并且飞机产品中的零件很多尺寸都特别的大，且刚性比较差，在装配的时候特别容易的变形，加之飞机产品协调部位多、装配精度要求高，因而在飞机装配过程中，采用了大量装配工装来保证产品装配的准确度和协调性，对劳动条件也有一定的改善，大大的缩短了时间，让装配能够更快。所以，装配工装对于飞机装配而言是十分重要的。

1 飞机数字化装配柔性工装的技术

对于先进数字化装配技术来说，飞机数字化装配柔性工装技术是其中一项十分重要的内容，使用数字化装配柔性工装技术，能够大大的降低制造的成本，提高生产的效率，减少制造的周期。柔性工装的柔性可重构功能，可以快速响应产品对象的变化，从而一套工装可以用于多个产品的装配，这样使得型号研制得到了有效的满足。柔性工装基于数字量传递，让工装的数字化定位得到了实现，这样让定位更加的精准了，相比以往来说现在的进步非常的大。

2数字化柔性装配工装的构成

随着科技的不断发展和进步，数字化工装技术也取得了很大的进步，现在的柔性工装较以往已经更加多功能了，现如今可以作为测量设备来使用，它是数字化的，在柔性工作中有具有控制功能的系统，除此以外，还有许多其他的系统，这些系统包含了许多的软件。

如果将柔性工装系统拆开来，那么这个系统可以变为两种系统，分别是软件系统以及硬件系统，前者里面有着许许多度的软件，而后者则包含了数控系统以及数字化测量设备等。

就柔性工装系统的结构部分来说，根据功能可以分为两个部分，分别是静态框架以及动态模块。前者是模块化的框架，它的组成部分包括标准零件以及连接件组合，静态框架对于工装结构而言是基础。后者是根据飞机的产品来设计的，需求不同设计也会发生改变，借助可调整转接装置就能够放到静态框架上去。以飞机壁板类产品为例，将数字化柔性装配工装各功能模块进行分解。

3关于数字化柔性工装的关键技术

对于现代柔性工装来说，它已不仅仅像传统专用工装一样是一个简单的刚性结构工装，而是集成了工装结构部分、测量系统、控制系统等的综合系统。柔性工装涉及一系列的关键技术，主要包括以下几点。

3.1关于柔性工装结构的优化设计技术

就柔性工装而言，它是一种工艺装备，由许多可重构的模块化单元组成。这些模塊化单元都有自己的特殊功能，通用模块化单元是标准化的，因此只有设计特殊的模块化单元才能实现工装的快速设计。与传统的刚性工装相比，柔性工装由于其柔性功能，在结构上比一般的刚性工装更加复杂。为了保证工装定位的准确性，柔性工装结构必须具有足够的强度、刚度和稳定性，满足工作开放性的要求。因此，针对柔性工装特点的结构优化设计技术是柔性工装设计中的一项重要技术。主要包括：轻量化设计优化、工装框架结构刚度校核及变形分析、动态模块应用条件变形分析、模块化单元结构设计改进等。

3.2 关于柔性工装集成控制的技术

数字化柔性工装与过去有很大不同，定位更加准确。想要精确定位，离不开控制系统，控制系统可以驱动伺服电机，然后就可以精确定位。另外要注意测量系统的反馈信息，可以调控。动态定位模块的重构单元根据指令移动，从而实现重构。如果飞机装配过程中需要的各种运动部件能够准确定位和固定飞机部件，就必须有先进的柔性工装控制系统支撑，因此有必要研究工装集成控制技术。要实现飞机的柔性装配，仅靠单一的机械装置很难实现。柔性工装应配备一体化的数字测量系统、伺服控制系统和辅助软件系统，这些系统可以有机结合，协同工作，充分发挥其技术优势。系统化和集成化是柔性工装的一个突出特点。因此，要实现好柔性工装，必须掌握系统集成技术。

3.3数字化柔性检测技术

数字化软测量技术是激光扫描仪和激光跟踪器，应用最广泛的是激光跟踪技术。激光测量技术具有非接触、高速、固定、通用性强等优点，测量程度高，接近5μm。基本能满足大型腹部产品的要求。例如，激光跟踪位置很难仅用于精确测量。一般情况下，测量飞机零件的三维位置是不方便的。具体工作原理：将以太网与系统连接，通过测量装置获得参考点处理，并通过计算机确认反馈信息，对实际装配位置进行校正和精确编程，完成最终的正确定位。

3.4虚拟装配仿真技术

数字化软测量技术是激光扫描仪和激光跟踪器，应用最广泛的是激光跟踪技术。激光测量技术具有非接触、高速、固定、通用性强等优点，测量程度高。基本能满足大型腹部产品的要求。例如，激光跟踪位置很难仅用于精确测量。一般情况下，测量飞机零件的三维位置是不方便的。具体工作原理：将以太网与系统连接，通过测量装置获得参考点处理，并通过计算机确认反馈信息，对实际装配位置进行校正和精确编程，完成最终的正确定位。

3.5 计算机数字控制技术

计算机数控技术也是飞行器柔性装配的重要技术之一。在机械装配的过程中，需要各种附件、准确的位置、附件和铆钉的连接以及飞机装配的工具系统的可靠性和固定性，飞机装配工作的配置与数字样本一致。飞机柔性装配系统的设计系统、数据准备系统、接口装配团队成员，包括平台和其他装配系统。其中，电控系统是典型的TCP/IP网络数控系统，属于以太网技术和C A N总线技术。

结束语：

近年来，中国的柔性装配技术发展迅速，但与国外先进技术相比仍有较大差距，甚至存在技术上的差距。这种情况严重制约了我国飞机的研发和生产水平。因此本文对有关飞机数字化柔性装配工装技术进行探索，首先总结了飞机数字化柔性装配工装技术的特点，然后对柔性化装配工装关键技术进行逐个分析，提出我国飞机数字化柔性装配的发展要求，以期对于我国飞机研发制造水平的提高，起到一定的促进作用。

参考文献：

[1]孙永杰，田威，廖文和，刘明爽.机身骨架装配柔性工装设计[J].航空制造技术.2017（07）