浅谈飞机柔性装配技术

摘要：近百年来，世界航空工业在技术上有了长足的进步，特别是在飞机组装和制造方面，出现了许多新的技术创新。在过去的十多年里，我国的大型飞机主要有777、787、A340、A380等。为了满足航空工业高寿命、高可靠性、低成本和高效率的需求，利用虚拟技术和虚拟技术，构建了基于单件源的数字量尺寸协调系统。相对于国外，我国航空工业装配技术仍处于手工装配、半机械化、机械化装配的水平，在装配过程中使用了定位、夹持等非精益装配技术。

关键词：数字化;柔性化装配;技术

前言

飞机组装是将大量零部件按照图纸进行定位、拼接的过程，在航空工业中占有举足轻重的位置。传统的飞机组装工艺要求采用特殊的模具型架，以确保其组装的精度。飞机组装线将随着客户需求的不断改变和需求的多元化而日益“丰富”。传统“硬性”组装生产线存在诸多问题，“一对一”组装要求专用型架设计、制造和调试周期较长，且体积大、成本高、占地面积大，难以迅速部署。近几年，航空工业信息化和信息化进程的加速，航空零部件的生产将由模式化、模块化到信息化。但是，由于传统的手工组装方法在自动化、柔性等方面都不具备很好的应用前景。

一、航空行业的柔性装配技术概述

柔性装配技术以其自动化、数字化和集成的优势成为目前航空装配技术发展的新趋势。传统的飞机组装方式是刚性、固定和手工组装，而柔性组装则是自动化、移动和数字化的发展趋势。

二、国内外研究现状

欧美等发达国家早在90年代就开始应用数字化装配技术，而柔性装配技术是近几年在航空领域逐渐发展起来的。国外航空工业的技术实践表明，可灵活装配是缩短生产周期和降低成本的有效途径。这种方法克服了传统的模线-模模方式在模量协调系统中，需要大量的实际工装，耗时、费用高、设备利用率低，而采用柔性工装、自动化制孔设备、数控钻铆、自动铆接等设备，可以实现自动化、数字化柔性装配，大大缩短了生产周期，提高了产品的质量。我们知道，龙门钻进技术能最大限度地利用柔性工作台的特点，缩短生产周期的2/3，模具由原来的350台降低到19台，同时降低了生产费用的一半。采用激光定位，电磁传动等技术，可以达到精密钻孔的目的，降低钻孔误差，降低工具和工具。北京航空公司与沈飞联合研制出了国内首个面向壁板装配的柔性装配技术—— CNC柔性多点装配平台。哈飞公司也引进了可弯曲夹持复合磨具，目前已经投入生产。在国内，关于柔性组装技术的研究与应用尚处于起步阶段。

三、柔性模具的设计工艺

模具是一种能有效提高生产效率、提高生产质量的设备，它的设计和制造周期往往会极大地影响到产品的研制进度。因此，如何在短时间内减少模具的设计与制造，成为了模具设计与生产的重要课题。而采用挠性模具等先进工艺，可以极大地减少模具的设计、制作周期，因而在航空航天领域引起了广泛的关注。柔性模具是一种与特定产品相似的模具。该模具的结构是通过调整、调整或重新装配来适应同一类型产品的各种类型零件。通过改变模具的设计与制作周期，可以减少模具的研发成本，从而达到一种多用途的目的。

四、机床柔性装配技术的应用

柔性装配技术主要有柔性装配、柔性制造、装配系统、装配设计、虚拟装配、集成管理、数字测试、面向柔性装配设计等。本文将简要地介绍柔性装配工具、柔性加工工艺。

1.柔性装配过程

柔性组装技术是一种基于产品的数字化组装技术，其目的在于避免对各种部件进行特别的固定、加工，缩短模具准备时间，降低设备占用空间，提高组装效率。在国外，柔性模具已经在飞机的各种生产工艺中得到了广泛的应用，无论是机翼、机翼等部件的装配，还是最后的对接，都使用了柔性模具。柔性装配工具包括：多点阵列吸盘装配、翼梁、翼板装配、机翼零件分布式柔性装配、大型零件对接平台等。目前，飞机机箱主要采用铝合金材料，采用外罩、框架、补偿构件等结构。虽然壁板的外形较为复杂，但大多数仿真均采用贝赛尔曲线进行。如果是刚体，三个位置就能满足组装的要求，但是由于刚性大，必须在其上加上一个定位点。在进行设计时，可以利用适当的空间对墙体的形状进行控制。采用多点阵列成形的弹性吸盘模具系统，使用一组吸嘴圆柱，通过编程方式将其移至任何位置，形成对应于固定面的吸盘，从而实现钻孔、铆接和铣削。通过改变壁型，可以得到柔性模具的外形和布局。通过调节定位与夹具的位置，可以实现不同形状的工件及定位夹具，降低了总体成本，缩短了模具的开发与制造周期。由于结构梁通常刚度大，能够根据自身的孔、面等特点进行定位，因此可以简化模具的设计。它是一种确定式的装配工艺，也是一种挠性的模具。在装配时，根据零件本身的特点对零件进行定位，以减少或缩小模具尺寸，从而避免了垫片、装配后的返修。在一定程度上，零件的刚度对零件的精度有很大的影响，为了保证零件的准确位置，必须要有一个固定的托架。

2. 柔性钻探

自动柔性制孔装置主要有：自动打孔、机器人打孔系统、柔性制孔系统等.当前，对飞机的气动外形要求很高，技术上存在一些突出。手工打孔、画线、打孔、粗扭、精扭、分选、清理等工序顺序进行，这一工序耗时、孔位精度差、铆接质量不稳定。而柔性自动钻孔工艺，可以一次性完成夹紧、钻孔、打窝、注胶、放铆、铣等工序，一次钻孔的直径为0.005 mm，钻孔深度为0.01 mm。在钻孔过程中，由于铆接的压力很大，所以不会产生毛刺和孔壁的划痕，所以可以减少疲劳。但是，由于其结构的特殊性，大多数都是采用墙型机械。目前，在国外已经出现了许多与C-130梁腹板、F-18尾缘襟翼机器人相似的机器人。

五、结语

目前国内飞机总装大多是以手工组装为主，组装工艺相对落后，制孔质量、接头质量无法满足飞机的需求，已经成为制约我国航空工业发展的一个重要因素。柔性组装技术在航空工业中的应用，将极大地改变航空产业的制造方式，从而提高航空制造的灵活性和适应性。

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