飞机部件装配数字化柔性工装技术研究

邓长喜 惠盼飞

摘 要 随着近几年我国社会经济的快速发展，对飞机的需求越来越大，飞机在推动我国社会经济发展、人们出行等方面有着非常重要的作用，这就对飞机部件装配技术提出了更高要求。因此为了满足新一代飞机机身零部件数字化柔性装配需求，基于柔性模具技术，设计师设计出柔性数字化装配系统，进而确保数字化柔性工装技术在飞机部件装配过程得到有效应用。基于此，本文就对该技术进行详细的研究分析，不断优化完善装配技术，确保柔性模具技术得到更有效应用，从建立数字化的柔性装配线到实现下一代飞机的所有数字化装配都有所叙述。

关键词 机部件 装配数字化 柔性工装技术

中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）05-0016-02

1 前言

在飞机零件装配过程中，根据数值模型和相关技术要求，将大量的飞机零件从一个零件组合到另一个零件，分段零件也是零件的成形过程。飞机装配过程中需要大量的装配工装技术，服装在飞机装配中起着重要的作用。传统的飞机装配方式主要采用特殊的刚性工装技术。但是工装技术面积大，生产周期长，制造成本高，我国相关部门对飞机壁板式柔性零件装配工装技术和大型零件柔性装配工装技术进行了研究，并且取得了一定的成果。柔性工装技术在飞机机身零件装配中的研究和应用还处于空白状态。研究飞机零部件装配用柔性工装技术，以柔性装配需求为对象，实现国产飞机产品的全数字化制造和装配，已迫在眉睫。本文以一系列飞机机身零件为应用对象，完成了具有这种结构特点的机身零件装配柔性数字化工作组合设计。

2 飞机装配数字化柔性工装技术技术

2.1 柔性数码工装技术的定义和组成

数字化飞机装配柔性工装技术的设计目的是提高工装技术对产品变化的快速反应能力，缩短工装技术的准备周期。柔性装配技术是指柔性装配工装技术的设计和制造，这一系列基于应用的技术形成了六连接的装配系統。[1]自由度的变化取决于可调连接装置的静态结构。根据产品特点，我们可以知道这种结构有不同的配置和相应的动态模块。动态模块是调整导向装置或连接装置，改变模块状态以满足类似产品的要求，如飞机壁板式柔性工装技术的装配，数字柔性组件可根据其功能模块分解不同的组件。

2.2 柔性数控工具定位

与传统的固定式刀位控制器相比，柔性数控刀的定位依赖于控制系统的控制，刀位数据由控制系统传送执行，具体过程如下。

首先，将定位数据以数字形式传送到控制系统，灵活性控制系统以数字形式将定位数据传送到定位执行器;最后，定位通过定位执行部件的数字运动来实现整个过程的数字化传递，作为高精度的数字自动控制装置，完成伺服驱动机构驱动的自动位置调整和移动部件的定位，柔性工装技术的定位过程是定位装置的调整和控制，一般柔性工程定位装置的圆周控制策略。

3 柔性模块装配工装技术的结构和原理

3.1 飞机零部件定位方法研究

以骨架和表皮为基础的飞机零部件装配定位有两种典型的模型，大部分机翼零件都是以表皮为基础的，大部分机身零件都是以骨架结构为基础的，所以针对工程的机身零件的结构。考虑到唇部特征，工装技术定位主要以框架为基础，主要定位特征如下：飞机机身部件的结构主要由框架式结构组成，整个飞机零部件的支撑和定位，机身部件的组合定位主要的交点是钢筋骨架，主要集中在重要大梁等主要承载结构上，其他薄弱的刚性部件主要以主承载结构为定位标准。根据上述定位特点，机体主要承载零部件和重要交叉点的装配定位，以机体为对象的柔性要完成工装技术的主要功能，本工程主要完成机体钢筋骨架和交叉点的定位。

3.2 工装技术结构、原理分析

在分析定位方法的基础上，机体总成柔性作业设备主要用于机体强化架的定位，加强架的定位主要基于球的定位，所示的装配机械零件相关规则的灵活性工具是根据上述要求设计的。柔韧性工具是腿式结构，每个横杆上设有坐席测量仪，通过控制机床上下横梁上的定位器来实现相关参数的调整是数字控制机床定位的工作原理。[2]另外，针对飞机不同的型号，通过对定位器的调整和改造，特殊需求定位部分采用部分特殊的拆卸结构，使模具实现灵活性功能，满足多功能套装需求。

4 机身部件装配柔性工装技术设计

机器系统基于柔性工装技术。根据柔性工装技术的工作原理，该结构主要由静态结构和动态位置决策器组成。动态位置决策器在静态结构中的正确运动和柔性工装技术的油液实现了柔性定位功能，因此静态结构、动态定位器是柔性机械系统设计的关键。因为工装技术上的定位器很多，柔性工装技术控制系统是柔性工装技术系统设计的重要组成部分。

4.1 机械系统设计

对于机械系统设计来说，主要分为以下两种设计：动态定位器、静态结构。柔性工装技术的静力结构主要采用桁架式结构，由标准型钢管焊接而成，具有良好的结构强度，良好的开度和动态位置。为提高工装技术系统的可靠性，可降低工装技术的制造成本和技术风险，接受电控系统的指令，执行方向动作，采用调节滑板，可调节工装技术的工装技术。X方向的调整可以减少电机的使用量，两个方向的驱动的驱动机构相似，都是通过直线导轨和齿轮架的驱动机构来实现的，也可以控制伺服电机的数量。

4.2 控制系统设计

根据构件组装柔性工装技术系统的原理，工装技术控制系统完成了多个定位器的运动控制，所有定位器包括多个方向的运动控制，因此运动控制属于多轴控制范畴，实现了对模具系统的正确控制为此，在现场总线技术的基础上，多轴控制管理器，手持设备和智能数字伺服控制，包括通讯伺服电机以及各种输入输出开关等，以智能数字伺服电机为终端，对电机进行控制，信号的输入输出和压力检测信号的处理，多轴管理者在现场总线中控制网络的协调和管理，多轴管理者实现人机交互，通过以通信接收命令数据。

4.3 组装数据生成软件开发

为了准确快速地获取模具运动数据和装配标准数据，通过软件作为基础，设计开发模具运动生成软件，组装数据生成软件进行模块化功能设计。主要分为以下三种模块：作业、装配数据生成、装配关键点操作，通过这些模块的协同工作，实现了飞机跟踪数据的全自动化计算，并对飞机的运动进行模拟，通过相应的数据支持，来对其可靠性、准确性进行了验证，确保软件界面的所有功能得到有效设计。

5 结论与展望

通过对飞机装配用柔性数字式工装技术的工作原理、组成结构进行研究，设计了下一代飞机机身零件装配用柔性数字式工装技术，采用静态桁架框架结构，保证结构运动平稳，采用齿轮传动。实现机械零件装配用数字化柔性工装技术的设计、研究、开发和应用全过程的数字化转换，进而使我国的柔性装配技术得到有效的提升，提高飞机部件装配工作效率。

另外一旦发生变化，轻量级模型的实际效果将自动触发，轻量级模型将被重发。[3]有效的模式在一定程度上取决于企业管理模式。通过轻量级模型，设计和制造数据更易于远程共享和通信，在企业内部，可以建立不同部门间的远程产品开发基础和机制，提供信息共享环境。

6 结语

为了满足新一代飞机机身零部件数字化柔性装配需求，基于柔性模具技术，设计了飞机机身零部件的柔性数字化装配系统，通过柔性数字化装配模具及相关技术的研究，实现了柔性模具的机械化对系统进行了详细的设计，可操作性强，适应快速变化，是飞机数字化研究的基础。深化全三维技术，为飞机的快速发展奠定技术基础。

参考文献：

[1] 郭洪杰，康晓峰，王亮，张书生，刘华东.飞机部件装配数字化柔性工装技术研究[J].航空制造技术，2011（22）：94-97.

[2] 堵鹏.飞机部件装配工艺数模构建技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

[3] 陕飞.飞机部件装配进入数字化时代[J].国防制造技术，2014（01）：20.