飞机柔性装配工装设计分析
摘要柔性装配工装技术在国外飞机的设计和制造中得到了广泛的应用。

近年来，已引起国内飞机研究人员的注意。

柔性化装配工装技术可以适应装配环境的变化，具有多种定位功能。

基于此，本文对飞机柔性装配设计流程进行了详细的分析，以供参考。

关键词飞机；柔性；装配工装设计
前言
近年来，国内也开始重视飞机柔性装配工装设计工艺研究，并且设计了大量的飞机柔性装配工装，举些例子，如：行列吸盘式壁板柔性装配工装、壁板组件预装配柔性工装、数控柔性多点装配型架、大部件对接柔性装配工装等等，这些装配工装工艺具有相通点，即：利用定位单元、夹紧单元、柔性骨架单元、锁紧单元等，进行了相应的定位执行末端设计。

1 飞机工装设计制造的特点
第一，受到模拟量传递研制方法应用的影响，导致其工装与自身之间、与零部件之间的协调性要求较多，且关系比较复杂。

第二，飞机零组件需要多种工装进行实现，同时不同工装用于不同的制造工序，对此飞机工装的种类较多，数量大且研制的时间较长。

第三，工装决定着飞机制造的质量，对此对于飞机工装的质量、精度要求等要高于零组件质量。

第四，工装与其飞机制造效率的提高有着直接的关系[1]。

2 飞机工装设计制造技术
2.1 工装柔性化
柔性装配技术，是国外一些大型航空企业常应用的技术，其不仅缩短生产周期，同时也降低了飞机工装制造的成本。

柔性装配工装是以产品数字量尺寸协调体系模块为基础，从而实现其自动重组，直接规避了产品设计制造中，由于指定装配型架应用而带来的经济负担。

2.2 工装数字化
工装数字化，包含工装数字化设计，工装数字化制造以及工装数字化检测几方面内容；第一，工装数字化设计，是借助三维数字化环境，实现结构零组件、预装配设计的数字化。

第二，工装模型的数字化设计，借助数字化制造，实现主要特征型面等的数字化加工装配。

第三，工装数字化检测，借助数字化检测设备，实现设计制造工装过程的数字化检验。

2.3 工装研制速度
针对工装研制速度的研究，有利于我国飞机工装研制发展瓶颈的突破，要想保证其快速设计、快速制造，需要加强建立各种快速设计的数据库，实现工装设计效率的分析。

同时更要注重工装典型结构的模块化分析，在此基础上进行加工制造，从而提高其加工、装配效率[2]。

3 飞机数字化柔性装配生产线关键基础技术
3.1 面向数字化装配的飞机结构设计技术
要想最大程度的实现数字化柔性装配生产线的形成，就必须在程序设计的时候充分体现数字化柔性操作的优势，将数字化理念融入飞机结构设计中，通过计算机技术连接现实与模拟的设计切合点，利用计算机操作完成飞机零部件的装配工作，可以节省大量的人工装配时间，也可以形成大规模的生产，提高工作效率和质量。

3.2 数字化互换协调技术
数字化互换协调技术是一种先进的基于数字化产品定义和标准工装的协调互换技术，主要是为了保证生产和工装之间、生产工装与产品之间、产品部件和组件之间的尺寸和形状的相互协调互换。

这种技术用于工装制造时，能够通过数字化测量系统对产品的尺寸、质量以及生产的效果进行监控，一旦发现生产中出现不良的问题，就可以及时进行调整，有了这种监控系统的辅助，大大降低了生产过程中出现的废品率。

3.3 飞机数字化柔性装配工艺规划与仿真技术
在飛机装配的过程中，会涉及成千上万的零部件的装配，在传统的人工装配时代，由于工作量和精细度的要求而出现很多质量的问题，但是通过飞机数字化柔性装配进行零部件、工装等操作的时候，可以利用计算机准确的进行装配工艺的规划设计、整理分析、模拟仿真，能够有效解决在装配过程中可能出现的不协调、互相干涉、相互碰撞、超出误差等问题，提高零部件装配的准确率，保障装配的质量和效率。

4 具体的分析设计流程
4.1 分析目标产品的设计特点
飞机柔性装配工装设计首先需要综合分析产品设计模型的结构特点（在科学的选取设计模型的基础上），参考相关文献以及制造实际数据，分析、总结出目标产品的机构、基准等特征，并且根据相关要求，采取装配协调方法，提高转配的精准度，目的在于：有效的确定多装配对象之间保持调谐的精准度，实现装配基准。

4.2 确定柔性定位特点
飞机柔性装配工装设计的定位特点的确定，主要是通过分析产品顶层关键特征（包括外形的准确度、交点的准确度等），然后逐级的传递分解（沿着飞机制造的流程），直到零件级的分解，最终获取各个环节的具体特征，并且整合出装配精准度对各个环节所造成的影响以及各个环节互换协调特征，最终形成目标产品的初始定位特征，然后进行具体的分析。

另外，确定柔性定位特点，至少需要一个刚性装配工装的辅助，而且在设计的过程中，需要及时调整工装周期，有效的解决细节问题，从而满足一个产品结构特征的变化需求，且提高精准度。

4.3 确定柔性定位器功能
飞机柔性装配工装设计在很大程度上依赖定位器功能的提升，而为了有效提升定位器功能，确保飞机制造的精准度，一般情况下，需要实现多个产品对象的柔性定位，并且在3个自由运动的空间内可以随意定义6个自由度，而且高精度的机床可以实现8个自由度运动，而且针对柔性设计而言，其稳定性以及高精准度能够确保飞机制造的安全性，降低风险以及成本，提高效益。

4.4 设计定位执行末端
执行末端设计包括：定位件、接头定位件的连接与固定，并且在操作的过程中，要保证各部件的互换以及对接接头的协调，并且在定位之前，需要综合考虑制造的可行性、开敞性（装配操作）、可达性（安装测量）、方便性（更换）等，科学合理地进行布局，采用专业的定位器，从而提高飞机制造效率和质量。

5 结束语
飞机柔性装配工装的发展和应用是未来航空制造领域的发展趋势，在飞机柔性装配工装设计制造过程中将模块化设计技术与数字化技术相结合，能够极大地促进飞机柔性装配工装发展。

参考文献
[1] 梅中义，黄超，范玉青.飞机数字化装配技术发展与展望[J].航空制造技术，2015，（18）：32-37
[2] 祁海群.基于MBD的飞机工装数字化定义与协同技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2014.。