飞机柔性装配工装设计分析
飞机装配工装结构分析与优化技术
飞机装配工装结构分析与优化技术摘要：飞机零部件装配、最终装配和检验不可缺少的技术装备是飞机装配工装，对飞机的发展起着重要的作用。
在传统工艺中，飞机生产准备占飞机开发周期的一半以上，工装设计和制造是飞机生产准备的主要组成部分之一。
工装的刚度定位精度在飞机装配中起着非常重要的作用，直接影响到认证产品的装配。
关键词：飞机装配；工装设计；关键技术飞机是现代经济发展和发展的主要因素，在设计和开发中，为了提高飞机终装配性能，及时控制结构部件的装配结构，确保结构部件的控制，为装配控制技术的综合应用奠定了基础。
一、飞机装配工装概念与常规的机械产品不同,飞机的产品结构和工作环境特殊。
其产品需要高精度,低刚度,大尺寸,许多零件和薄壁结构。
为了保证飞机装配的准确性和产品互换的协调,在飞机装配过程中使用了特殊的生产设备,即飞机装配工装。
飞机装配工装是飞机装配过程中需要定位的大型机械夹具,以保证飞机产品在空间中装配的可互换性、协调性和准确性。
飞机装配工装设计通过设计规划、概念设计、详细设计和更改设计来实现,设计规划是初步拟定,概念设计是产品轮廓设计,是装配的决定性因素,设计集成,快速装配布局,为详细装配步骤提供了良好的基础。
设计建模是后期查询和引用的重要部分。
二、飞机装配工装国内外研究现状目前我国飞机装配主要依靠经验和类似设计，设备设计不合理，整体水平相对落后，性能良好。
虽然采用了CATIA应用设计等CAD技术，但CAE技术并未得到充分利用，仅对设备的关键部件进行了测试和验证，对设备设计进行了一些修改。
与西方先进的飞机相比，它拥有大量的工具，质量高，生产周期长，成本高，质量不足和质量过剩，阻碍了产品装配质量的提高和飞机制造业的发展。
波音(Boeing)和达索(Dassault)等国际飞机制造商一直在进行飞机数字化制造的技术研究和并行项目，大大缩短了生产周期和生产成本。
波音公司在其MSC设计过程中使用CATIA 3D实体建模工具。
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。
基于自动钻铆机的飞机柔性工装设计技术
◎马吉川基于自动钻铆机的飞机柔性工装设计技术（作者单位：航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）一、飞机柔性工装设计的发展现状1.自动钻铆机工装结构进一步优化。
在飞机壁板装配中，自动钻铆机是一种常用的设备。
但是以往使用的设备体积较大、结构复杂，除了会占用较多的装配空间外，还存在故障发生率较高的问题。
在实际工作中，对飞机装配的效率、精度等都会造成不同程度的负面影响。
因此，为了更好的满足飞机装配需求，近年来对于自动钻铆机的结构设计进行了持续优化，包括使用精密度更高、体积更小的微型零部件，代替原来较大的零部件，以及进一步提高自动化控制水平等。
目前，无架型的自动钻铆机基本上能够满足飞机装配对于空间、效率和进度的要求。
2.预装配技术的灵活应用。
常规的预装配技术，需要人工将组件固定在工位上，然后完成制孔和铆接。
进行下一工件的预装配时，由于形状、体积发生了改变，需要重新调整工装组件，这样就增加了工序，而且也不利于对预装配精度的控制。
基于自动钻铆机的柔性工装设计，可以根据组件的形状、参数变化，自动完成定位与夹紧。
这样就避免了人工反复调整导致的误差，并且在装配效率上也有了明显的提升。
3.柔性装配系统的推广使用。
在现阶段的飞机装配中，柔性工装技术得到了推广应用。
现代飞机中使用的各类组件数量多、种类杂，柔性工装设计能够利用扫描设备，自动识别待加工、装配的组件，然后柔性装配系统的控制终端，从数据库中找到与之匹配的模型数据。
自动对组件进行夹紧、固定，最后完成加工或组装。
柔性工装技术的推广使用，明显的减轻了飞机装配的工作压力，同时该系统与自动钻铆机等设备配合使用，也极大程度上改善了飞机生产能效，这对于维护飞机制造公司的经济效益也有积极的帮助。
4.柔性工装的模块化设计。
在柔性工作设计中，如果对每一种类型的组件单独进行设计，除了会延长整个装机周期外，也会因为能效低下而影响经济效益。
基于自动钻铆机的柔性工装设计，则采用了模块化设计。
飞机结构件柔性夹具的设计与分析
（2）自由旋转的实现，飞机结构件在装配的时候，需要从 不同位置、不同角度进行组装，要想实现底座的自由旋转运动， 在控制上需要增加转动传感器与转动滑块共同实现。
（3）自动定位的实现。在自由移动和旋转功能上，都需要 定位，同时在对结构件进行装配的时候，也需要进行定位，实 现夹持，最终实现装配，实现精确定位主要依据 2 个自动传感 器的输出值来判断。
３．２ 装夹系统的实际应用
３．２．１ 纯平面装夹面的飞机结构件 没有圆弧只有平面的飞机结构件是最简单的装夹，只要
FFU 在底座的液压系统的驱动下做平移运动后，就完成了装夹 动作。 ３．２．２ 混合型装夹面的飞机结构件
混合型结构件与平面型结构件的装夹区别主要在于圆弧 装夹面的判断、装夹与柔性夹具单元的自动旋问题，其模型如 图 2 所示。
f₁ 为左传感器输出值，N ； f₂ 为右传感器输出值，N ； （4）当 β ≥ 5 % 时，则说明需要装夹的面为圆弧形，需
２．４ 数字化测量技术
数字测量技术是当前非常先进的技术，其结构是由电子 仪表、ERP 系统和全站仪组成的，然后对目标对象进行数据 收集反馈。数字化测量技术不仅是数字显示和处理的应用， 更多的则是结合多种数据处理的新型测量技术。象在传统的 工程测量中，由于存在一定的技术局限，在一些比例尺比较 大的工程地图中，在输入方面有一定的难度，随着地图数字 化技术的出现，在一定程度上解决了地图输入问题。它运用 扫描仪器和手扶式跟踪仪器，把比例尺比较大的地图输入进 去，并且扫描仪器能对地图中的信息进行数字化处理，使地 图数据能更加精确。所以，工程测量部门应根据实际情况采 取措施，在保证工程质量的前提下，加快数字化处理的进程。
飞机柔性装配工装设计研究
飞机柔性装配工装设计研究摘要：为了提升飞机装配工装设计精准度，分析柔性装配工装技术的应用。
分别介绍柔性装配工装技术、柔性装配工装发展现状，制定飞机柔性装配工装设计方案，保证柔性装配工装设计质量，以期能够为今后飞机柔性装配工装设计工作的实施提供有价值的参考经验。
关键词：飞机；柔性装配工装技术；定位器；执行末端飞机装配是将各零件或组合件按产品技术要求相互准确定位，并用规定的连接方法装配成部件或产品的过程。
通常在飞机部件装配时需要使用刚性装配工装。
如果产品设计方案发生改变，刚性装配工装调整可能会导致大量人力和物力消耗。
同时，当前市场环境不断变化，对于飞机装配工装的需求也发生了一些改变。
为了能够缩短装配工装设计、制造周期，需要采用先进的技术。
柔性装配工装技术在当前飞机装配中有非常广泛的应用，可以适应不同的装配环境，也可以在形状、尺寸不统一的情况下进行多部件装配。
为此，下面重点围绕飞机柔性装配工装设计展开讨论。
一、飞机柔性装配工装概述飞机装配工装主要有刚性工装和柔性工装这两种结构形式，其中柔性工装具有模块化、数字化的特点，能够重复利用。
在设计环节可以缩短设计周期，使得后续制造环节工装数量较少。
除此之外，工装响应产品变化效率也比较快，是当前飞机装配工装比较常用的一种结构形式[1]。
柔性工装在应用过程中，需要搭配集成管理系统生成工装理论驱动数据，将数据解析之后便可以获得数控系统动作指令，将该指令传输到柔性工装数控系统中。
此时系统接收指令，针对所有定位器调形轨迹进行计算。
完成定位器调形操作之后，采用在线检测系统测量定位器所在位置，测量所得数据传输到离线编程和仿真管理系统当中，通过该系统对比实测数据和理论数据，明确当前柔性装配工装与设计要求是否一致。
二、飞机柔性装配工装设计现状目前，工业行业在转型升级的关键时期，加强了对飞机柔性装配工装设计的重视，纷纷采用先进工艺与技术，不仅能够保证柔性装配工装质量，发挥现代技术的优势，还能够提升柔性装配工装工作速度[2]。
分析飞机部件装配数字化柔性工装技术
分析飞机部件装配数字化柔性工装技术【摘要】航空领域的技术水平常常是一个国家综合国力的象征，我们的工业正向着工业4.0时代进军，我国飞机部件柔性装配技术中已经有数字化发展的趋势，并取得了一定成果。
本文针对柔性工装领域中的五种关键技术（优化结构、先进技术、数据生成、数字化、集成化）进行了细致的讨论。
【关键词】飞机；飞机部件；部件装配；柔性技术；数字化在飞机制造企业当中，柔性工装技术是国内外业内人士研究的重点项目。
今年来，国内外都取得了一定的研究成果。
在国外，柔性工装在飞机制造领域广泛应用并且成果突出。
其主要的特点是在工装过程之中能够实现多点阵吸附和行列式高度柱阵，并且在对接平台方面实现了自动化。
在国内，国内相关的学校和研究机构重金合力打造，主要的研究项目是实现柔性对接的的组件优化、部件数字化和大部件精细化等。
研究取得了一定成果并且将研究成果运用到了实际工作当中。
其中浙大和中行西飞公司合力打造的大部件柔性对接解决了配件安装过程中的调姿问题。
本文对柔性工装中的关键技术简要探讨，仅供交流参考使用。
1.结构优化设计技术所谓的柔性工装其实就是指所用的工装能够被重复利用，其这个特性就决定了柔性工装的制造材料必须具有一定的结构强度和刚度才能够避免其定位失误率过大。
所以对于柔性工装来说其设计结构是提高柔性技术的重要课题。
该技术主要包括：工装结构（特别是骨架结构）轻量化设计优化以及静刚度变形分析，针对工装应用工况的结构模态分析，柔性工装的柔性功能特性对其结构的影响分析，模块化单元的结构设计等。
2.先进的控制技术（1）柔性工装控制系统要具备控制大量执行元件的能力，特别是需要具备精确控制超多轴的能力。
同时要求工装控制系统具有开放性，伺服轴数量增减方便，而且数量增减不影响控制精度。
（2）柔性工装控制系统通过控制伺服电机实现柔性工装中大量定位点的运动控制，柔性工装的功用决定了在应用中一般只关心其各定位点最终的位置精度，而不关心运动轨迹精度，因此，柔性工装数控系统一般不需具备多轴同步和插补功能。
飞机部件装配数字化柔性工装技术分析
Research and Exploration |研究与探索•工艺与技术飞机部件装配数字化柔性工装技术分析李继红(中航飞机西安飞机分公司，陕西西安710089)摘要：本文对国内外的典型柔性工装和其应用情况进行了介绍，并且分析了飞机部件装配数字化柔性工装技术，包括 柔性工装结构优化设计技术、柔性工装集成控制技术、柔性工装快速制造与数字化安装技术以及柔性工装仿真分析技术等。
关键词：飞机部件；数字化；柔性工装；装配生产线中图分类号：V262.4 文献标识码：A文章编号：1671-0711 (2016) 11 (下）-0076-02飞机的产品通常设计较多的零部件，产品结构 也十分的复杂。
并且飞机产品中的零件很多尺寸都 特别的大，且刚性比较差，在装配的时候特别容易 的变形，加之飞机产品协调部位多、装配精度要求高, 因而在飞机装配过程中，采用了大量装配工装来保 证产品装配的准确度和协调性，对劳动条件也有一 定的改善，大大的缩短了时间，让装配能够更快。
所以，装配工装对于飞机装配而言是十分重要的。
1飞机数字化装配柔性工装的技术对于先进数字化装配技术来说，飞机数字化装 配柔性工装技术是其中一项十分重要的内容，使用 数字化装配柔性工装技术，能够大大的降低制造的 成本，提髙生产的效率，减少制造的周期。
柔性工 装的柔性可重构功能，可以快速响应产品对象的变 化，从而一套工装可以用于多个产品的装配，这样 使得型号研制得到了有效的满足。
柔性工装基于数 字量传递，让工装的数字化定位得到了实现，这样 让定位更加的精准了，相比以往来说现在的进步非 常的大。
根据相关的数据可以得知，很多国外的飞机都使 用了柔性工装技术，这种技术应用的非常的广泛，概 括当前国外飞机装配中应用的柔性工装，按其结构特 征划分，共有四种类型，分别是多点阵真空吸盘式柔 麟配工装，分贼部件装配柔性工装，行列式柔性 装配工装以及各种形獻部件自动对接平台。
2数字化柔性装配工装的构成随着科技的不断发展和进步，数字化工装技术 也取得了很大的进步，现在的柔性工装较以往已经 更加多功能了，现如今可以作为测量设备来使用，它是数字化的，在柔性工作中有具有控制功能的系 统，除此以外，还有许多其他的系统，这些系统包 含了许多的软件。
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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.。