飞机装配工装结构分析与优化技术
飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势分析
飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势分析飞机柔性装配工装关键技术，就是基于数字化技术所开发的新兴飞机尺寸调整方式，能够对飞机设计进行重组，建立出具有参考性的模块，进而形成数字化、自动化的工装系统，能够避免或是减少零部件的使用。
标签：飞机柔性装配；工装关键技术；发展趋势飞机柔性装配工装关键技术在实际应用的过程中，必须要重视飞机制造过程以及制造时间的控制，利用柔性工装可以有效缩短制造周期，提高制造质量，并且减少工装的数量，进而实现较为完善的制造模式。
1 飞机柔性配置工装关键技术现代化飞机柔性配置工装已经不再是单纯的结构工装，而是集成数字化制造方式、现代设计方式、现代化的测量方式等，结合仿真技术实施工装，不断的形成先进性工装研究内容。
此时，关键技术主要包括以下几点：1.1 飞机柔性装配工装模块化技术对于飞机柔性装配工装模块化技术的应用而言，相关技术人员不仅要重视柔性工装的模块化单元构成情况，还要对每个模块进行单独的设计，保证不会出现不符合实际制造的情况。
同时，还要对每个模块的功能加以重视，使设计人员在实施设计工作的时候，能够从装配集中挑选出一个模块单元，快速的实施重组设计工作，进而实现装配工装的柔性化。
由此可见，柔性装配工装设计技术是整个技术体系中最为重要的，每个模块单元，不仅可以单独设计，还能与其他模块相互组合，保证了结构的相似性，同时，设计人员还可以根据飞机结构设计需求，对某个模块重点设计，结合通用模块组，对工装整体装配工作进行优化。
1.2 柔性工装夹紧定位技术工装的柔性化，不仅可以快速的将产品变化情况显现出来，还能突出夹紧定位的应变能力。
对于不同的工装对象，夹紧的方式与结构也是不同的，必须要重视柔性工装夹紧定位方案的实用性，保证能够促进其有效发展，同时，夹紧定位方案还决定着柔性装配工装技术能否有效实现，对其发展就有较为良好的意义。
1.3 柔性装配工装结构优化设计技术与一般工装相比较，柔性工装的结构较为繁琐，合理的设计工作，不仅可以提升飞机结构的强度，還能增强其刚度与稳定性，使飞机装配工作得以有效完成。
飞机柔性装配应用及关键技术分析
飞机柔性装配应用及关键技术分析发布时间：2021-05-27T05:57:04.676Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：王驰[导读] 近年来，随着我国大飞机发展战略的深入实施以及现代化飞机制造的多样化需求使得传统固定装配夹具式飞机装配模式面临更新换代的挑战。
柔性装配技术作为一种能适应快速研制，低成本制造、模块化可重组的先进装配技术，对提高飞机装配的效率和质量具有重要意义。
航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳 110034摘要：随着机电技术、控制技术、计算机技术等相关技术的快速发展，飞机柔性装配技术替代传统固定夹具式装配技术已经成为一种趋势。
由于其具有柔性度高、成本相对较低等优点，柔性装配技术受到了国内外各大飞机制造企业的重点关注。
因此，本文重点研究了飞机柔性装配应用及关键技术。
关键词：柔性装配；飞机装配；飞机大部件近年来，随着我国大飞机发展战略的深入实施以及现代化飞机制造的多样化需求使得传统固定装配夹具式飞机装配模式面临更新换代的挑战。
柔性装配技术作为一种能适应快速研制，低成本制造、模块化可重组的先进装配技术，对提高飞机装配的效率和质量具有重要意义。
1飞机柔性装配技术简介飞机柔性装配技术是指用1套装配工装能够完成2个或2个以上机型产品装配任务的制造技术。
柔性装配技术采用各类数字化装配工艺技术来完成产品的装配工作，它是一种建立在产品全数字化定义基础上的，可重组的，自动化与模块化的装配技术，可实现飞机零组件快速精准定位与装配，减少装配工装的数量和种类。
柔性装配技术采用先进的数字化装配定位技术（如激光跟踪仪），提高了产品装配的定位精度；采用可重组的自动化与模块化的柔性装配工装，减少了固定式装配工装的数量和种类，节约了工装制造成本，提高了生产效率；采用数字化仿真技术，在产品数据集基础上对产品装配协调路线，工艺过程等进行仿真，提高了工艺规划效率。
在上述技术的集成运用下，柔性装配技术显著地提高了飞机的装配效率和装配质量。
飞机数字化装配技术分析
飞机数字化装配技术分析摘要：为实现智能化飞机装配，行业技术人员应在飞机装配技术发展进程中融入先进数字化技术，以满足时代发展需求，保障飞机装配质量和效率。
本文先分析飞机数字化装配技术体系包括的技术内容，进而探究飞机数字化装配技术的具体应用。
相关行业人员应注重应用数字化装配技术，以强化我国飞机制造水平。
关键词：飞机；数字化；装配技术引言：我国技术水平的提升，为各行各业带来发展机遇。
航空制造业应注重创新生产技术，以实现产业突破。
在产品制造阶段，为在最大程度上保证零件质量，业内技术人员应在生产链运作中引用数字化技术，加大对产品装配环节的重视。
飞机作为关键交通工具，一旦发生安全事故，将会造成巨大损失。
所以，如何通过技术创新促使飞机装配水平提升，是当前航空制造业需要重点探究的课题。
1数字化装配技术体系1.1数字化装配工艺在科学技术高速发展的时代背景下，飞机数字化装配技术已在诸多工业领域广泛应用。
通过数字化装配技术体系的合理应用，可借助三维实体模型的集成对产品定义信息进行完整表达，并以实体模型作为制造依据，在实际装配工作中投入使用，以提高装配科学性。
数字化装配工艺设计在数字化装配技术体系中属于基本内容，其可归类于基于模型的MBD定位技术，这一技术在数字化定义规范的前提下，通过三维建模的方式定义产品，最终可完成三维工装模型和三维数字样机的打造[1]。
1.2装配定位、制孔、连接技术在数字化装配技术体系中，还包括装配定位技术、制孔技术和连接技术。
其中，装配定位技术在实际应用中可分为零件装配基准孔面和工装定位两方面，但在运用飞机数字化装配技术进行飞机装配时，为保证飞机定位的精准性，往往会应用段件、板件、组合件及许多其他的装配零件。
基于飞机数字化装配技术的柔性工装，可使传统装配工作中存储占地面积大、刚性工装刚性专用限制、结构开敞性差以及设计制造周期长等问题得到妥善处理，从而充分发挥其数字化、柔性化、模块化的应用优势。
当前飞机结构的装配大都应用机械化的连接方式，尤其在部分新型飞机数字化装配制孔技术中，主要通过对其结构形式、表面质量、配合性质等方面的调整，使其整体连接状态得到改善。
航空航天自动化装配工艺分析
航空航天自动化装配工艺分析在当今的航空航天领域，自动化装配工艺正发挥着日益重要的作用。
随着技术的不断进步和对飞行器质量、性能要求的不断提高，传统的手工装配方式已经难以满足需求，自动化装配工艺凭借其高精度、高效率和高可靠性等优势，逐渐成为主流。
航空航天产品的结构通常十分复杂，零部件数量众多且精度要求极高。
在装配过程中，任何微小的误差都可能对飞行器的性能和安全性产生重大影响。
因此，自动化装配工艺的引入对于确保装配质量的稳定性和一致性具有关键意义。
自动化装配工艺中的一项重要技术是机器人装配。
机器人可以通过编程实现精确的动作控制，能够完成诸如钻孔、铆接、拧紧螺栓等重复性高且精度要求严格的任务。
与人工操作相比，机器人装配不仅能够提高装配效率，还能大大降低人为因素导致的误差。
例如，在飞机机身的装配中，机器人可以沿着预定的轨迹进行钻孔和铆接，确保每个连接点的位置和强度都符合设计要求。
而且，机器人可以在恶劣的工作环境下长时间稳定工作，不受疲劳、情绪等因素的影响。
除了机器人装配，数字化测量技术在航空航天自动化装配中也不可或缺。
通过使用激光跟踪仪、三坐标测量机等高精度测量设备，可以对零部件和装配体进行实时、精确的测量和监控。
在装配前，对零部件的尺寸和形状进行检测，及时发现和剔除不合格产品，从而避免在装配过程中出现问题。
在装配过程中，通过实时测量和反馈，可以对装配误差进行及时调整和修正，确保装配精度。
另外，自动化装配工装夹具的设计和应用也是关键环节。
工装夹具的作用是对零部件进行定位和夹紧，保证其在装配过程中的位置精度和稳定性。
为了适应不同型号和规格的产品装配需求，工装夹具往往需要具备高度的通用性和可调整性。
在航空发动机的装配中，采用专门设计的工装夹具可以确保叶片、叶轮等关键零部件的安装精度。
同时，通过对工装夹具的优化设计，可以减少装配过程中的装夹次数，提高装配效率。
然而，航空航天自动化装配工艺的实施并非一帆风顺，也面临着一些挑战。
飞机机身装配工艺及仿真技术研究
飞机机身装配工艺及仿真技术研究一、概述飞机机身装配工艺及仿真技术是航空制造领域的关键技术之一，对于提高飞机制造质量、缩短制造周期、降低制造成本具有重要意义。
随着航空工业的快速发展，飞机机身结构越来越复杂，装配精度要求也越来越高，传统的装配工艺已经难以满足现代飞机的制造需求。
研究飞机机身装配工艺及仿真技术，对于提升我国航空制造水平、增强国际竞争力具有重要的作用。
飞机机身装配工艺涉及多个学科领域，包括机械、材料、电子、控制等，是一个综合性的技术体系。
在装配过程中，需要考虑到各种因素，如零件的尺寸精度、装配顺序、装配路径、装配力等，以确保装配质量和效率。
随着计算机技术的不断发展，仿真技术在飞机机身装配过程中得到了广泛应用。
通过仿真技术，可以对装配过程进行虚拟模拟，预测装配过程中可能出现的问题，提前进行优化设计，减少实物试验次数，降低制造成本。
飞机机身装配工艺及仿真技术仍面临一些挑战。
飞机机身结构复杂，装配过程中需要考虑的因素众多，如何制定合理的装配工艺和仿真方案是一个难题。
随着新型材料和先进制造技术的不断涌现，如何将这些新技术应用于飞机机身装配过程中，提高装配质量和效率，也是当前研究的热点和难点。
本文旨在深入研究飞机机身装配工艺及仿真技术，探讨其发展现状和趋势，分析存在的问题和挑战，并提出相应的解决方案和优化措施。
通过本文的研究，可以为航空制造领域的发展提供有益的参考和借鉴。
1. 飞机机身装配的重要性飞机机身装配是飞机制造过程中的关键环节，其重要性不言而喻。
机身作为飞机的主体结构，承载着飞机的各种功能和性能要求，其装配质量直接关系到飞机的安全性、舒适性和经济性。
飞机机身装配工艺的研究与改进，对于提升飞机制造水平、保障飞行安全具有重要意义。
飞机机身装配的精度直接影响到飞机的整体性能。
机身各部件之间的连接必须精确无误，以确保飞机在空中能够稳定飞行。
任何微小的装配误差都可能导致飞机在飞行过程中出现不稳定现象，甚至引发安全事故。
飞机装配制孔装备的探究与分析
飞机装配制孔装备的探究与分析飞机结构件通常尺寸庞大，结构复杂，装配制孔很难在通用数控加工设备上进行，往往需要开发大型专用数控设备。
经过几十年的发展，国内外开发出了多种专用制孔设备。
1.手工制孔。
手工制孔即工人通过手持工具完成制孔加工。
通常采用的制孔工具包括气钻、手电钻等，其中以气钻使用居多。
手工制孔对加工设备依赖性低，对工件的适应性强，有一定灵活性，是飞机装配中最为原始的制孔方法。
但由于其存在生产效率低，加工质量不稳定，操作者劳动强度大等缺点，已不能满足现代飞机装配的制孔需求。
2.半自动制孔。
半自动制孔是指采用带有自动进给功能的手持工具完成的制孔。
由于手工制孔方法存在很多不足，一些公司改进了手持气动工具，集成了自动进给机构与定位固定工装，实现了飞机结构件装配的半自动化制孔。
自动进给制孔工具需要配合专用工装夹具使用，制孔前在对应部位安装自动进给钻的工装（如钻模板等），再通过人工将自动进给钻与其对接，一个孔加工好之后人工移动自动进给钻到另一个位置。
和手工制孔相比，半自动制孔加工过程中不再需要人手把持，切削力和制孔工具自重由工装承受，加工过程更加平稳，制孔质量提高，一致性更好，劳动强度降低。
采用自动进给钻的半自动制孔技术在国内外飞机装配中，尤其是大直径孔加工中获得了较多应用，是当前的主要制孔方法之一。
瑞典NOVATOR公司开发了螺旋铣孔自动进给制孔工具，其操作方法与传统自动进给钻基本相同。
NOVATOR公司开发的螺旋铣孔设备已经被波音公司批量采购，用于波音787飞机的生产中，并取得了良好的加工效果。
与传统自动进给钻相比，采用螺旋铣孔原理的自动进给制孔设备对大直径孔的加工能力更强，无需“钻—扩—铰”的复杂工艺，一次加工即可达到精度与质量要求，生产效率更高。
半自动制孔方式自动化程度低限制了生产效率；但由于这种制孔装置相对简单、成本低、技术成熟，在今后相当长的时间内仍将是飞机装配中有推广应用价值的重要制孔方法。
关于飞机工装设计制造技术之研究
关于飞机工装设计制造技术之研究摘要：为了提高飞机工装设计和制造的质量和效率，提出了提高飞机工装的设计和制造技术效率的建议。
在阐述飞机工装设计与制造的相关内容的基础上，结合当前飞机工装设计和制造中存在的主要问题，从工装柔性、数字化、发展速度等方面分析工装设计与制作的主要技术类型和应用。
关键词：航空航天工业；飞机工装；设计和制造；技术研究飞机制造通常需要大量的综合加工设备、人力、物力和经济资源。
由于飞机产品的结构、工作环境和标准不同于一般机械产品，除了传统的生产方法外，还为不同型号的零件、组件和部件制造特殊的技术设备。
该专用工艺装置用于零件加工成型、装配、测量检验、试验调试以及工艺设备之间的协调运动。
确保飞机零部件的质量，提高劳动生产率，确保飞机制造符合设计和适航要求非常重要。
起初机器的结构很简单，目前很多装配工作都是手工完成的。
工艺设备的要求不仅低，而且精度低。
随着飞行速度和飞机高度的逐渐提高，飞机设计师开始从事空气动力学特性和飞机生产精度的研究。
人工完成飞机上的所有安装工作是不可能的。
目前，工艺设备发挥着重要作用。
1飞机工装设计与制造的主要内容分析低刚度、高规格和高制作要求是飞机结构的主要特点。
为了确保飞机产品设计和制造的准确性和协调性，生产实践强烈依赖于大型成套工艺设备，需要大量的人力、物力和财力。
此外，研发周期长，制造成本高。
在新时代，许多国内飞机发动机制造商已接受订单开发各种飞机产品，这要求扭转当前工装开发和工业设备落后的工作局面，更有效地应对新飞机生产制造的需求。
1.1国外发展现状国外使用数字技术改进和优化传统的飞机设计和制造流程。
实践证明，这种方法可以非常有效地提高效率和节约成本。
安装时间仅为原始建造时间的十分之一，飞机的生产和维护成本减半。
这表明，数字技术在促进飞机制造技术的发展和发展方面发挥着重要作用。
1.2国内发展现状为了顺应全球趋势和发展速度，中国飞机制造商积极采用国外数字化设计和制造技术。
飞机装配技术
飞机装配技术简介飞机装配是根据尺寸协调原则，将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的装配件或整机的过程。
社会的需求、市场竞争及相关技术的不断发展，推动着飞机装配技术不断向更高水平演进。
迄今为止，飞机装配技术已经历了从人工装配、半自动化装配到自动化装配的发展历程，目前快速发展的柔性装配将自动化装配技术推向了一个新的高度。
近10于年来，国外飞机装配迅速发展，以B777、A340、A380、F-22、F-35等为代表的新型军、民机集中反映了国外飞机制造技术的现状和发展趋势，在装配技术上基于单一产品数据源的数字量尺寸协调体系，实施数字化尺寸工程技术，应用柔性模块化的工装技术、加工和检测单元并集成应用为一系列的自动化装配系统进行机体结构的自动化装配，大量采用了长寿命连接技术，实现长寿命飞机结构的高质量、高效率装配。
1 我国飞机工装设计制造研究现状我国航空工业主要沿袭前苏联的组织生产模式，飞机工装也不例外。
目前，我国工装整体设计制造水平落后，主要表现在：工装设计虽采用了计算机辅助设计（CATIA），但未充分利用优化分析（CAE）及虚拟预装配技术，致使型架需反复修改；制造能力差，采用外协加工存在资质认证困难、保密性差、交货周期长等问题；整机装配仍采用手工作业或人工控制，精度和效率较低。
与西方先进航空企业相比，我国的工装型架数目多、占地面积大、制造周期长、成本高、安装在型架上的定位件及测量仪器缺乏标准化和模块化，同时以模拟量传输协调各工艺环节的“串行工程”模式，严重阻碍了装配质量的提高及研制周期的缩短。
低效的传统飞机装配技术已成为制约我国飞机快速研制的巨大障碍。
我国航空企业及科研院校在引进国外先进装配技术的同时，在工装设计方面的研究较多，主要集中在采用CAD 技术进行飞机型架及相关性设计，包括型架标准件库的建立和型架优化及参数设计等[1～3]。
在测量技术方面，计算机辅助电子经纬仪（CAT），及激光跟踪仪（LT）等先进设备已逐步用于飞机装配并实现国产化。
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40 航空制造技术·2009 年第 25 期
有重要的地位。在传统工艺中，一般 欠合理，整体水平相对落后，表现为：
飞机生产准备周期占飞机研制周期 设计中虽采用了 C A D 技术（如应用
的 1/2 以上，而工装的设计制造是飞 C A T I A 进行设计），但未充分利用
和产品装配 2 个工艺过程及其相应
在以上设计流程的基础上，经 钢，用于产品框架的组合连接的工装
的若干载荷工况，要求在各种状态 过系统集成和开发，已形成了工装结 结构为例，根据该工装结构形式，分
下工装刚度达到设计要求。优化过 构优化设计专用软件系统，包含了工 为工装支座、旋转接头、旋转框架、定
程中，通常将这类设计约束具体描 装 C A D 模型导入、结构简化与有限 位器和连接加强件 5 个基本组成部
工装分析
影响工装刚度分析效率和分析 结果可靠性的因素很多，主要包括以 下 3 个部分。 1 工况分析
工 况 是 指 结 构 的 承 载 状 况，即 在特定的工作条件下结构所承受的 载荷和相关边界条件的统称。飞机 装配工装中的极限工况是指使工装 结构的变形可能达到或超出设计要 求的工况。工装结构刚度分析应按 自装配和使用 2 个工艺过程中的极 限工况进行。
有限元离散模型的质量决定着 结构分析的质量，正确、合理的工装 有限元模型是取得正确而可靠的分 析结果的基础。因此，在工装结构离 散化时要遵循以下原则：
（1) 单元类型的选取应能代表 结构的几何与承载特征；
（2) 根据计算结果的精度要求 决定工装构件单元尺寸，且尺寸大小 应适应应力梯度的变化；
（3) 约束、载荷的处理应符合装 配工装真实支承与受力情况。
每个型材选择合理的规格，达到结 得分析结果，根据计算结果合成约束 件中包含型材截面自动识别和有限
构最轻、刚度最大的目的。
信息，计算各组变量适应度并对比适 元简化建模模块。
其次，设计约束的定义。在飞 应度大小，优胜劣汰，依次循环，整个 4 优化算例
机装配工装设计时需要考虑自装配 流程如图 1 所示。
以转动框架的主骨架型材为槽
42 航空制造技术·2009 年第 25 期
封面文章 COVER STORY
t1
梁编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t
H 图4 槽钢梁截面信息
11
94
10
8
2
W
6 12
3
71
5
图5 简化的有限元模型
表1 优化前后梁截面尺寸对比
mm
优化前
优化后
W
H
t
t1
W
H
t
t1
53
126
5.5
5.5
53
优化设计
1 工装优化问题描述 飞机装配工装优化是在满足结
构刚度要求下，实现工装结构型材规
2009 年第 25 期·航空制造技术 41
封面文章 COVER STORY
格的自动选择，达到结构重量最轻， 2 基于遗传算法的飞机装配
降低生产成本，缩短工装研制周期的
工装结构优化方法
开始
目的。飞机装配工装主要由骨架和
结构简化建模的过程是对工装 结构的实际构件布置和受力状态进 行分析和整理的过程。工装结构简 化过程中需要遵循力学等效和质量 等效原则，即构件的取舍应不改变工 装的主要传力路线，不改变各承力部 件的受力情况，且结构简化应有利于 有 限 元 分 析 计 算，同 时 兼 顾 计 算 精 度、计算速度。
针对不同工装或同一工装的不 同工况，具体的取舍和简化处理方法 可能不同。结构简化前应正确分析 其传力路径，在此基础上保留骨架等 主要承力构件，舍去或简化不影响传 力和定位的次要构件。 3 结构的离散
旋转接头：位于支座和旋转框
的自装配和产品装配流程中，工装骨 方面也极大地提高了设计效率，缩短 架之间，左右各一，对支座和旋转框
架结构可能有所不同，因此在优化问 了研制周期。图 2、图 3 为飞机装配 架起连接作用；
题中实际可能存在多个设计模型，而 工装优化软件界面和 M S C . P a t r a n
精度要求并保证产品装配协调与互 刚度不足和刚度过剩的问题，严重阻
换。因此，工装的结构刚度与定位准 碍了产品装配质量的提高和飞机制
确度对飞机装配质量起着举足轻重 造业的进一步发展。
的作用，直接影响到能否装配出合格
波 音、达 索 等 国 际 著 名 航 空 制
的产品。
造商对工装数字化和并行设计技术
飞机装配工装国内外 研究现状
离散变量优化设计的
型材 尺寸库
定位夹紧件组成。骨架作为飞机装 难点在于：离散变量优化问
配工装的基体，是工装刚度的决定因 题在数学上属于组合优化问
型材尺寸
素，因此，工装结构优化设计问题的 题，随着设计变量个数的增
定义主要包括以下 3 个方面。
加，组 合 个 数 迅 速 增 加。 遗
首先，设计变量的选择。考虑 传算法是一种基于自然进化
封面文章 COVER STORY
飞机装配工装结构分析 与优化技术
Structural Analysis and Optimization Technique of Aircraft Assembly Fixture
西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室 张卫红 罗小桃 王振培 成 都 飞 机 工 业（集 团）有 限 责 任 公 司 技 术 装 备 设 计 所 万世明 郭龙江
述为定位点位移约束，即在 2 种工 元建模、型材规格库、优化设计模型 分。
艺过程中相应工况下，定位点最大 定义、优化求解以及设计报告自动生
工装支座：左右各一，具有较大
位移应不超过预设的上限值。
成等功能模块。一方面提高了用户 刚度，对旋转框架起固定和支撑作用；
最后，目标函数的定义。在工装 单位飞机装配工装的设计水平，另一
国内一些飞机制造厂在工装设 计过程中也引入了有限元分析与刚 度校核技术，但由于缺乏专业分析指 导文件和智能优化工具，分析校核过 程多局限于经验认识，无法保证分析 结果的有效性和准确性。优化技术 主要为手动调整，需要反复修改，设 计周期长，无法从根本上解决设计中 的刚度不足或刚度过剩等问题。
为了保证工装既有足够的刚
产生新的 编码
模型文件
飞机产品入架、出架和装配操作的 的随机搜索算法，适合于求 GA 开敞性要求，优化时一般不考虑工 解离散变量优化问题。
Hale Waihona Puke 装拓扑结构的变化，骨架梁的抗弯 3 优化流程与软件
刚度仅与型材截面的几何形状与尺
通过集成遗传算法模块，
计算个体 适应度
Nastran 计算
寸有关。由于需要采用标准型材规 在 MSC.Patran 和 Nastran 格，工装骨架截面尺寸的优化设计 平台上进行二次开发完成工
此外，针对工装结构设计问题， 国内外学者均开展了具体的研究工 作。例如刘忠梁 [3] 从工装受力情况、 尺寸大小、结构形式、结构布局与连 接等方面，论述了保证和提高飞机装 配工装骨架使用刚度的方法。R o n g 等人 [4] 指出了从工件变形、定位位 置、夹紧力大小等因素出发满足刚度 条件的工装设计方法。Jayaram 等 人 [5] 在综合研究工件和夹具刚度情 况下提出了一种基于工装夹具元件 定位刚度的优化方法。L i a o 等人 [6] 在考虑部件变形、夹具变形以及装配 后工装反弹等多种因素作用下，对非 刚性薄板类装配夹具和装配位置进 行了优化。另一些研究者围绕工装 智能化、模块化、数字化设计方法做 了大量研究，以缩短工装研制周期、 降低生产成本。
旋转框架：产品的固定位置，在
飞机装配工装结构优
化的设计目标就是在
满 足 所 有 模 型、工 况
约束要求下寻求最终
工装整体重量最小的
设计。
综 上 所 述，飞 机
装配工装结构优化设
计问题是一种复杂多
模型、多工况、离散变
量优化问题。
图2 飞机装配工装结构优化软件界面
图3 软件平台在MSC.Patran界面下的操作界面
由 于 飞 机 装 配 工 装 结 构 复 杂、 装配工序繁多，以上 2 个工艺过程包 含众多工况。其中影响工装工况的 因素主要有工装骨架的空间姿态、定 位器安装方式、产品定位方式与装配 流程、加工载荷、工人操作方式、工装 与地基的连接方式等。
工装工况的选择与确定就是基 于对飞机工装自装配和产品装配这 2 个工艺过程，确定可能的极限工况及 其对应的分析对象。选择过多的工 况进行分析会降低工作效率，但是极 限工况的丢失又导致分析结果的不 可靠。 2 结构简化
机生产准备的主要内容之一。
C A E 技术，只对部分重要工装进行
飞机结构零件包括大量数控机 试验校核，致使工装需要反复修改设
加件、钣金件等。其中钣金件使用广 计 [1]。与西方先进航空制造企业相
泛，且多数钣金件形状复杂、尺寸大、 比，我国的工装数目多、结构笨重、制
刚度小、易变形，难以满足装配定位 造周期长、成本高，存在不同程度的
进行了研究，取得了突破性的进展， 实现了工装的数字化设计和并行设 计，明显缩短了制造周期，降低了生
目前，我国飞机装配工装主要 产成本。其中，波音公司在工装设
依靠经验和类比进行设计，工装设计 计过程首先基于 C A T I A 进行工装
封面文章 COVER STORY
三维实体建模，在 M S C . P a t r a n 和 N a s t r a n 平台下利用二者的接口进 行几何模型转换，实现网格划分和载 荷、边界条件的施加，然后进行刚度 分析，根据分析结果对三维实体模型 进行修改，直至满足要求为止；达索 公司结合飞机的产品生命周期管理， 根据不同种类工装的设计与使用特 点，将其设计流程分为概念设计、功 能设计和详细设计 3 个阶段，形成了 工装设计的系统性方法和规范，并在 CATIA V4 系统上以刚度和应力的 数值模拟分析为基础建立了专用的 设计平台，有效实现了工装的刚度最 大、重量最轻和生产成本最低的设计 目标 [2]。