摘要：近些年来，随着我国航空行业的不断发展，飞机的需求量不断加大。飞机的装配技术是否合理，一定程度上决定着飞机的质量。截止到目前，我国飞机装配技术，已经经历了自手工装配，至半自动化装配，以及自动化装配的多个阶段。在数字化技术发展水平逐渐地提高的今天，对数字化装配柔性工装技术体系进行研究，开始显得尤为必要。

关键词：柔性工装；飞机装配；应用

前言

我国飞机装配技术落后，设备陈旧，装配质量难以满足飞机性能的要求，制约了飞机研制生产水平的提高。数字化柔性装配技术代表了目前和未来飞机制造装配技术的发展方向。数字化柔性装配技术的应用将推动全球飞机制造业向模块化、集成化、智能化、经济化及绿色化的方向发展。深入研究和应用数字化柔性装配关键技术及体系，将能突破我国飞机装配技术中的薄弱环节，推动数字化设计制造技术在飞机制造中的全面、协调、有效发展和应用，彻底改变传统低效的飞机装配协调方法，使我国飞机制造水平尽快达到国外先进水平，实现行业的跨越式发展。

1飞机数字化装配柔性工装技术

1.1数字化柔性工装的定义和构成

飞机数字化装配柔性工装是指在飞机装配中为了提高工装快速响应产品变化能力，缩短工装准备周期，降低工装制造成本，而采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化、可自动调整重构的装配工装。柔性工装技术是指围绕柔性装配工装的设计、制造、应用而形成一系列技术的总称。柔性工装系统的构成，按功能划分可分为静态框架和动态模块，其中静态框架模块是已经模块化的框架，主要由标准件与连接件组装而成，是整个工装系统的结构基础；而动态模块则是根据具体产品的具体需求而设计的，其存在多个自由度，通过可调整连接装置依附在静态框架上，并根据产品特征不同配置与之对应动态模块；动态模块可以通过调整自由度或连接装置来改变模块状态，达到适应同类相似产品需求。

1.2数字化柔性工装的定位

与传统工装固定的定位器相比，数字化柔性工装的定位依靠控制系统控制实现。工装定位数据由控制系统来传递执行，具体过程为：首先定位数据以数字量形式传递给控制系统，柔性控制系统把定位数据以数字量形式传递给定位执行机，最后由定位执行元件数字运动实现定位，从而实现了整个过程的全数字量传递。柔性工装的定位执行机构也称为随动定位装置，是一个高精度的数字化自动控制装置；其伺服驱动机构带动自动化定位机构对装配件进行调整和运动，完成装配零件的定位。柔性工装的定位过程也就是随动定位装置的调整控制过程。

2数字化柔性工装关键技术

数字化柔性装配是建立在计算机数字信息处理平台上，一个融合飞机特征的全数字量协调体系。通过自动夹持、制孔、铆接及无缝校准对接，完成组装、部装及总装。它能适应飞机的尺寸规格、批量、装配工艺、场地及时间变化，在有限的场地内完成快速装配，达到优质、高效、低成本。数字化装配关键技术包括虚拟装配技术、柔性（无型架）装配技术、自动钻铆技术及激光跟踪测量/检测技术等。

2.1虚拟装配技术

虚拟装配是基于并行设计与分析环境的数字化预装配（DigitalPreassembly，DPA），装配过程仿真综合考虑了零件的几何信息、工装信息、BOM定义、作业路线、工作指令等，在预装配仿真中发现问题，优化工艺，提高效率及降低成本。

2.2柔性（无型架）装配技术

柔性装配技术是一种能适应快速研制、低成本制造及工装可重组模块化的先进装配技术。发展目标是无型架数字化装配平台，涵盖了柔性工装、精确定位与测量、数据采集/处理系统。无型架数字化装配技术将彻底减少飞机装配对型架的依赖性。目前国外柔性化装配技术主要表现在以下几个方面：a.行列式高速柱柔性工装。行列式高速柱工装适用于壁板及翼梁装配，如波音飞机727、737、777、C-17等飞机翼梁的装配和空客A330系列机翼壁板的装配。最新的A380壁板及翼梁装配也采用了此类工装。b.多点阵成形真空吸盘柔性工装。多点阵成形真空吸盘工装由一组立柱吸盘组成，吸盘在程序控制下移动定位，生成与装配件曲面完全符合并均匀分布的吸附点阵，能精确、可靠的定位和夹持壁板。当飞机型面发生变化时，吸附点阵在伺服控制下相应改变。该工装广泛应用于戴姆勒-奔驰宇航、波音、MD及EADS等公司的军、民用飞机生产。c.移动装配生产线技术。波音公司将飞机放在由传送链移动的轮车生产线上，使飞机沿生产线移动装配。通过射频信号实时传送来实现对飞机移动装配生产线的远程控制，并监控飞机移动的情况。飞机在2个装配台的移动只需1h，可同时移动7架飞机，并能保证飞机之间的等距及等高。同时因传送链在地板上，地下总线能够保证恒电流供应及防火等监控管理。目前，波音公司已经在移动装配生产线上连续建造了波音717、737、757等单通道飞机。该技术大大缩短了民用飞机交付时间。

2.3数字化钻铆技术

自动钻铆装配生产线，包括部件装配钻铆、对接钻铆及机器人钻铆，综合了数字化整体结构精确制造技术、激光跟踪测量定位、伺服控制等先进技术，实现了对大段壁板的钻铆装配工作，提高了飞机的装配质量及效率。近年来兴起的电磁铆接在干涉配合铆接、复合材料结构铆接、难成形材料铆钉铆接、干涉配合紧固件安装及改善劳动条件方面有无法比拟的优势，将在大飞机制造中发挥重要作用，具有广泛的应用前景。目前国内有关航空企业及科研院校已着手该项研究。

2.4以激光跟踪仪为核心的数字化测量技术

飞机制造使用的测量设备有：三坐标测量机、电子经纬仪、光学准直仪、激光自动跟踪仪、激光雷达扫描仪、CCD照相测量系统及室内GPS系统等[16]。它们在装配线中用来测量和定位工装或直接定位装配构件，是飞机装配质量的保证。集激光干涉测距、光电检测、精密仪器、现代数值计算理论于一体的激光跟踪仪是数字化测量/检测的核心，与传统的三坐标测量机相比，具有无接触、便携、高速、高精度、高效及通用等优点，几十米内的测量精度可达5m，完全满足大尺寸部件对接装配的要求。

结束语

综上所述，对飞机数字化装配柔性工装技术体系的研究，明确了传统技术存在的不足。不仅提高了柔性工装的精度，同时也使其控制水平、驱动效果以及传感与集成性能，得到了改善。未来，我国飞机研发领域，以及制造行业，应提高对柔性工装的重视水平。通过调整其精度等方式，对其进行优化。最终使其性能得以提升，使飞机数字化装配技术水平得以提高。

参考文献

[1]刘航.飞机数字化装配中壁板对接及机身调平技术研究［J］.科技视界，2017，5（36）：242，245.

[2]周娟勤.飞机机翼前缘与缝翼数字化装配协调技术研究［J］.内燃机与配件，2017，13（10）：124～125.