关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索

关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索

摘要：本文首先对飞机数字化柔性装配工装技术的特点进行总结，对柔性化装配工装关键技术进行分析，对我国飞机数字化柔性装配的发展要求进行研究，对于减少我国飞机数字化装配技术和国外先进水平的差距，实现飞机研发和制造行业的跨越式发展，具有非常重要的意义。

关键词：飞机数字化柔性装配工装技术

1、引言

飞机数字化柔性装配工装技术是数字化装配技术的重要内容，已经在国内外航空企业得到广泛应用。到目前为止，飞机装配工装技术已经经历了许多阶段，从最初的手工装配、半自动化装配、自动化装配，再到现在的柔性装配工装技术。所谓“柔性装配工装技术”，就是基于产品数字量尺寸的，可以进行重组的模块化，以及自动化的装配工装技术。一方面可以降低制造成本、缩短周期的同时，也提高了装配生产率。本文对有关飞机数字化柔性装配工装技术进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。

2 飞机数字化柔性装配工装技术的特点

飞机数字化柔性装配工装技术的最大特点就是能够在产品数字量尺寸传递系统的基础上，以及配合数字化控制技术和系统，对产品

装配等工作进行操作。除此之外，飞机数字化柔性装配工装技术还克服了传统制造方法中模拟量协调系统的基础上装配工装的技术特点，比如说应用单一、生成周期较长、生成成本较高以及生成配合较为困难等。还有就是，飞机数字化柔性装配工装技术能够实现和自动化制空设备、铆接设备、机器人等设备进行相互集成，达到柔性化装配精确度更高以及提升装配效率的目的。

3 柔性化装配工装关键技术

飞机装配主要有以下四个阶段，为：装配设计、装配准备、装配进行以及装配测试，每一个阶段都有一个关键的技术，依次支撑飞机装配工艺技术，能够实现整个飞机装配高质量的同时，保持高效率。

3.1 定位技术

飞机装配中柔性化定位技术的使用，可以在一定程度上减少零件结构发生变化的次数，同时也避免传统刚性定位方法中那种定位应力。框梁类传统装配定位技术是基于工艺孔或者是结构交点孔进行定位，这种方法的工作量较大，而且生成效率较低。采用柔性定位技术，配合灵活的模块化设计，并对其结构合理性、调节、孔径以及基准面的变化等因素进行考虑，柔性定位技术如下图所示。许多先进的航空企业，为了追求更高的装配精度，在工装设备方面必须要配备多自由度伺服定位装置，对产品多个坐标进行准确定位。这种定位技术经过一段时间的发展，设备技术等已经成熟，但是成本却居高不下，往往

一个框的定位都需要起码四组定位机构，因此怎样有效利用资源是航空企业急需解决的问题。

3.2自动化柔性制孔技术

近些年来，飞机机体机构越来越复杂，为了提高飞机的使用寿命，满足其高质量、气动以及互换性的设计要求，航空产品在进行材料的选择时，大多选用一些钛合金等难以加工的复合材料，这种情况给装配制孔带来更高的要求。数字化柔性装备制孔技术能够确保孔位、法向的设计要求。详细地讲，就是在工装设备上配备激光雷达数字化测量装置，对孔位的坐标和法向精度进行测量。制孔周围进行压紧装置的设置，以确保进给力平衡。自动化柔性制孔技术的应用范围较广，包括机舱地板、机翼壁板等面积较大的部件。

3.3 数字化柔性检测技术

数字化柔性检测技术的应用范围比较广泛，包括激光准直仪、激光雷达扫描仪以及激光跟踪仪等，这些技术当中最为广泛的要属激光跟踪测量技术。激光跟踪测量技术具有无接触、高速、高精度以及通用等优点，而且其测量精度高，接近5μm，基本上满足大尺寸装配部件的要求。比如说要在飞机部件进行总装时，仅仅由于对三维位置测量不是很方便，而难以使用激光跟踪定位测量系统进行准确测量。具体的工作原理：用以太网和系统进行连接，用测量装置获得基准点，经过处理并进行信息反馈，通过计算机对实际装配位置和精确度进行

偏差值的纠正，最终来完成精确定位。

3.4 虚拟装配仿真技术

飞机装配技术是一个系统而又复杂的工作，由于飞机装配路径比较复杂，装配面并不是敞开的，需要自动化柔性装配，一方面确保装配过程保持一定的准确可靠；另一方面对于生产工艺来讲是一种优化。通常的讲，在进行正式装配时，要先好虚拟装配仿真。虚拟装配仿真技术是以并行设计为基础，对环境数字化预配装进行分析，并对零件的集合信息、工装信息、指令等信息进行综合考虑，通过仿真软件进行处理得出全过程三维动态仿真。对程序进行实时控制，并涉及到碰撞检查。虚拟化装配仿真技术作为一种新颖的技术，能够作为支撑飞机柔性装配系统的一种技术平台，确保装配系统发挥出高柔性、高可靠性以及高效率等优良性能。

3.5 计算机数字控制技术

计算机数字化控制技术同样也是飞机柔性装配工装关键技术之一，主要是负责飞机装配过程中所需要的各种零件，对其进行准确定位，并实现制孔、铆接，确保工装系统对飞机装配部件的可靠性和固定性，保证装配工装的飞机，其外形和数字化样机保持一致。飞机柔性装配系统包括设计系统、数据准备系统、人机界面、装配单元、定位平台以及其它装配系统等。其中，电气控制系统属于典型的网络化数字控制系统，是以TCP/IP以太网技术和CAN总线技术为基础，在

其上层为设计系统和数据准备系统，在其下层有定位平台、工装系统以及制孔铆接单元等。

4 我国飞机数字化柔性装配的发展要求

现阶段，数字化柔性装配已经成为数字化制造的发展方向，国内关于柔性装配工装技术的应用尚处于萌芽阶段，要想得到快速进步,必须结合我国实际国情，并考虑企业真实的科技水平。具体而言，我国飞机数字化柔性装配发展要求有以下几个方面：1)引入国外先进数字化柔性工装设备，国内航空企业结合自身企业的实际情况，主动和科学研究场所开展合作，先引进先进的工装及配套设备，组建好加工系统，待其掌握了柔性装配工装技术的思想和核心技术，依次基础上进行自主产权技术的研发工作，比如说泄漏检测、红外自动无损探伤以及装配在线检测等技术。2)建立相关行业标准和规范体系，尽管近些年国内航空企业正在尝试从传统管理体系中摸索道路，但是无法支持整个标准体系，所以建立一套相关的行业标准和规范，是及其有必要的。具体而言，先组建单一数据源，再逐步建立综合组织生产模式。

5 结语

综上所述，最近几年我国的柔性装配工装技术已经得到迅速发展，但是和国外先进技术相比而言，还是有不小的差距，甚至存在一些技术空白。这种情况严重制约了我国飞机研发生产水平，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