飞机柔性装配工装关键技术研究.pdf

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1、·106·科技论坛飞机柔性装配工装关键技术研究聂永福（中航工业哈飞，黑龙江哈尔滨150000）摘要：柔性工装技术是基于产品数字量尺寸的协调体系，利用可重组的模块化、数字化、自动化工装系统,可以免除或减少设计和制造各种零部件装配的专用固定型架、夹具。因此，通过应用柔性工装可以缩短飞机装配的制造时间，以提高质量，并减少工装数目，实现“一型多用”的制造模式。鉴于此，在分析国内外飞机装配的现状及存在的问题的基础上，重点对飞机柔性装配工装的关键技术进行论述。关键词：柔性工装技术；飞机装配；国内外现状；关键技术1国内飞机装配的现状的综合型工装，因为它

2、实现了先进测量、现代设计方法学、数字化控大部分的国内制造厂在装配飞机的过程中，仍广泛采用传统的制、结构优化与仿真等的集成，在飞机工装领域，柔性工装关键技术刚性结构专用工装。在飞机的生产线上，飞机外形由于具有复杂性，的重要研究内容包括：不同机型或同一机型的飞机因为结构不同，必然具有不同的工艺装3.1柔性工装模块化技术。柔性工装是由可重构的一系列模块备，采用传统工装形式，不仅有较多的工装数目，而且研制周期较化单元构成的工艺装备，每个模块化单元都与特定功能相对应，又长，研制成本也很高。另外，采用模拟量传输模式对于飞机装配进行可单独设计每个模块的

3、模块集，根据装配的实际情况，选出装配集协调，自动化程度和数字化水平不高，难以保证飞机装配的精度和中所需模块元，来设计快速可重构的工装，从而达到工装的柔性化。效率。因此在柔性工装设计中柔性工装模块化设计技术是其中的一项关近年来，许多大型飞机制造企业、研究所及科研院校，对于组键技术。同时，可以单独设计或组合使用模块单元。对于相似结构的件、部件装配方面的柔性工装进行了深入的研究，如沈飞公司研究产品，具有相同的工装功能结构，只需对专用模块单元进行着重设并工程化的翼身整体结构后段数字化柔性装配系统；北京航空航天计，结合通用的模块组设计工装。对于不同

4、结构的产品，功能不同的大学与沈飞公司进行合作，设计了一种可重构调形单元，在此基础模块可以通过组合实现工装所需的功能。上提出了数控柔性多点装配型架的柔性工艺装备。从现有的国内技3.2柔性工装夹紧定位技术。工装的柔性化既在快速响应产品术成果来看，国外技术相比，柔性工装技术还有很大的差距，自主研变化得到体现，也能够在夹紧定位机构的应变能力方面得到体现。发能力严重不足，工装结构单一，大部分仅局限于局部柔性化，数字面对装配对象夹紧方式和夹紧结构的不同，能否实现柔性装配技化程度不高，还不能全面地进行柔性化生产。术，直接取决于柔性工装夹紧定位方案。2国

5、外飞机装配的现状3.3柔性工装结构优化设计技术。与一般刚性工装相比，柔性工国外的飞机装配技术迅速发展，大部分航空企业都在进行柔性装具有较为复杂的结构。合理的结构设计可以保证其具有足够的结技术的开发和应用，例如在波音和空客两大国际民用飞机制造公构刚度和强度以及稳定性，从而完成装配飞机的任务。因此，在柔性司，柔性工艺工装已经被广泛应用。其中主要有以下三种形式的柔工装关键技术中，柔性工装结构优化设计技术是重要的一环。性工装典型结构。3.4柔性工装仿真测试技术。柔性工装具有复杂的结构、较多的2.1多点阵真空吸盘式柔性工装数目，因此在完成设计柔性工

6、装后，通常通过力学仿真分析其结构该工装是由带真空吸盘的立柱模块单元阵列排布组成的工装部件，以校核它的强度和刚度。同时，与轻量化技术相结合，分析装结构。立柱单元通过伺服电机驱动，可沿着三个空间方向运动到任配工装、操作平台及工具等的结构特点，对柔性工装结构进行简化，何一个位置。利用立柱单元的控制移动，以及真空吸盘的自适应倾实现柔性工装的精确、快速和仿真。斜调节，能够生成符合任意产品曲面的、分布均匀的吸附点阵。利用3.5柔性工装先进控制技术。数控系统控制可以使柔性工装自真空吸盘的吸附夹持，装夹紧固产品。当产品发生外形改变时，会自动调整到精确位置

7、。通过比较和控制调节数控系统的控制指令和测动调整吸附点阵的外形和整体布局，以与不同的产品结构和定位要量系统的反馈信息，按要求驱使伺服电机控制重构单元运动，其中，求相适应，从而使综合成本得以降低，工装的研制周期能够缩短，产数控系统的控制精度决定重构单元位置的精准度。因此，实现工装品的制造精准度得到提高。柔性化需要先进数字化控制这一重要关键技术。根据不同的产品装配方式，多点阵真空吸盘式柔性工装的结构3.6柔性工装集成技术。单一的机械工装不能完成飞机的柔性可分为三种，即卧式、立式和环式。立式和环式结构工装主要用于装装配，而需要综合使用测量、控制

8、、仿真分析和夹紧定位等系统，从配机身壁板类组件，卧式结构则用于装配一些复合材料的水平尾翼而完成飞机零部件的高效装配。只有有效集成各项关键技术，柔性和垂直尾翼。根据运动调整的不同需求，这已装配方