飞机数字化柔性装配技术研究
飞机数字化柔性装配关键技术及其发展_邹方
装配测试
１． 自动激光超声检测技术 ２． 外形数字化柔性测量技术 ３． 数字化检漏技术
１． 激光超声波检测仪 ２． 三维光学成像测量系统 ３． 便携式计算机辅助红外照相测量系统
可以组成数字化柔性装配系统。 飞机的装配一般分为４个阶段：
装配设计、装配准备、装配进行、装
进入９０年代，人们越来越重视飞 中，各主机厂都不同程度地采用了这 ２００５ 年实现每月生产 ３８ 套机翼，在
机的装配技术。最为著名的有欧洲 种技术。
机翼翼盒自动装配研究项目的第二期
ＪＡＭ（Ｊｉｇｌｅｓｓ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ
洛克希德·马丁公司在先进军机 （ＡＷＢＡ ＩＩ，１９９８ 年启动，为期２年）
Ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ）、欧洲 Ａ Ｄ Ｆ Ａ Ｓ Ｔ 研制中采用了“柔性装配技术”，应 中考虑了多种柔性装配技术，以便降
装配关键特征树
务，尺寸调整复杂困难，严重影响飞 机的交付周期；
（２） 由于飞机的部件与全机身装
产品图
装配后的产品
配的自动化水平低，严重影响了飞机
的有效装配时间和加工质量的一致
性，装配效率低；
（３） 模拟量移形技术协调问题多， 约占整个新机研制技术问题的 ８０％，
产品零件图
制造后的零件装配 制造
严重影响周期；
２ ０ ０ ６ 年第９ 期 航空制造技术 31
专 稿 SPECIAL PAPER
用了自动化装配技术，这些工作为我
数字化柔性装配是建立在计算机 完成装配任务，达到优质、高效、低
国开展柔性装配技术的研究提供了一 数字信息处理平台上的融合飞机的全 成本、节省时间。先进的飞机柔性装
定的研究基础。
数字量协调体系，应用计算机信息技 配技术是保证飞机部件和飞机整体性
关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索
关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索摘要：本文首先对飞机数字化柔性装配工装技术的特点进行总结，对柔性化装配工装关键技术进行分析，对我国飞机数字化柔性装配的发展要求进行研究，对于减少我国飞机数字化装配技术和国外先进水平的差距，实现飞机研发和制造行业的跨越式发展，具有非常重要的意义。
关键词：飞机数字化柔性装配工装技术1、引言飞机数字化柔性装配工装技术是数字化装配技术的重要内容，已经在国内外航空企业得到广泛应用。
到目前为止，飞机装配工装技术已经经历了许多阶段，从最初的手工装配、半自动化装配、自动化装配，再到现在的柔性装配工装技术。
所谓“柔性装配工装技术”，就是基于产品数字量尺寸的，可以进行重组的模块化，以及自动化的装配工装技术。
一方面可以降低制造成本、缩短周期的同时，也提高了装配生产率。
本文对有关飞机数字化柔性装配工装技术进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。
2 飞机数字化柔性装配工装技术的特点飞机数字化柔性装配工装技术的最大特点就是能够在产品数字量尺寸传递系统的基础上，以及配合数字化控制技术和系统，对产品装配等工作进行操作。
除此之外，飞机数字化柔性装配工装技术还克服了传统制造方法中模拟量协调系统的基础上装配工装的技术特点，比如说应用单一、生成周期较长、生成成本较高以及生成配合较为困难等。
还有就是，飞机数字化柔性装配工装技术能够实现和自动化制空设备、铆接设备、机器人等设备进行相互集成，达到柔性化装配精确度更高以及提升装配效率的目的。
3 柔性化装配工装关键技术飞机装配主要有以下四个阶段，为：装配设计、装配准备、装配进行以及装配测试，每一个阶段都有一个关键的技术，依次支撑飞机装配工艺技术，能够实现整个飞机装配高质量的同时，保持高效率。
3.1 定位技术飞机装配中柔性化定位技术的使用，可以在一定程度上减少零件结构发生变化的次数，同时也避免传统刚性定位方法中那种定位应力。
框梁类传统装配定位技术是基于工艺孔或者是结构交点孔进行定位，这种方法的工作量较大，而且生成效率较低。
航空发动机数字化装配仿真关键技术研究
航空发动机数字化装配仿真关键技术研究摘要：随着我国航空事业发展得如火如荼，数字化技术也逐渐受到人们的重视。
本文主要阐述了飞机发动机装配中存在的一些问题，目前已经有一些可行的装配工艺、工装结构和流水线布置方法，以确保装配的可行性，减少有关缺陷的发生，并及时地检查装配工艺设计的合理性，优化装配工艺。
关键词：航空发动机；数字化装配；关键技术；可靠性研究引言：为了改善发动机的可靠性、使用寿命和主要性能指标，在飞机发动机生产的各个阶段，都必须致力于改进相关的装配技术和设备的质量。
由于受到多种人为因素的制约，使得常规手工制造的产品质量难以适应航空发动机的要求。
在此基础上，运用虚拟现实技术，对所设计的产品进行了三维建模，从而达到了产品的可装配性和经济性。
采用先进的数字化装配技术，改善飞机发动机的生产效率，改善飞机的零部件质量，是飞机发动机生产技术发展的一个重要趋势。
在飞机发动机生产技术中，数字化装配具有以下优点：①可以有效地改善飞机发动机的装配效率和产品的质量。
为适应现代工业生产的高速发展，我国航空发动机集中化的发展提出了新的要求。
②在此基础上，对国内的数字化柔性装配技术的发展起到了积极的推动作用。
1.航空发动机数字化装配的意义飞机发动机装配包括零件装配和总装装配。
有关的研究显示，飞机的装配费用约为40%，装配工作时间约为50%，装配作业的实施是决定飞机引擎效能的关键因素。
为了确保飞机的正常工作，机匣、盘、轴、叶片、喷口等零件应具备精确装配与联接、高同轴、平衡性能和稳定性；其次，空气、燃油及滑油等必须具备良好的密封性和清洁能力；同时还需要各种附属设备和管道具有良好的抗振动、抗磨损、绝缘等特性。
由于飞机引擎各项技术性能、推重比、可靠性等技术指标的不断提高，使得现有的装配技术很难适应飞机发动机研制方式的转变，目前所面对的问题是：装配工艺设计及验证依赖技术人员经验和现场物理试装，须反复迭代修改，生产周期长；采用人工装配，导致装配的精确度不高，生产效率提高速度慢；由于人工因素的存在，导致了作业的可信度和装配品质的稳定性差，容易出现错装、漏装等问题。
飞机数字化装配定位技术研究
飞机数字化装配定位技术研究一、本文概述本文旨在深入探讨飞机数字化装配定位技术的研究现状、发展趋势以及面临的挑战。
文章将介绍数字化装配定位技术的基本概念和工作原理，阐述其在飞机制造过程中的应用意义。
本文将分析当前数字化装配定位技术的主要类型，包括但不限于激光跟踪测量、光学三维扫描以及机器视觉等技术，并对其各自的优势和局限性进行比较。
接着，文章将重点研究数字化装配定位技术在实际飞机装配过程中的关键应用，如部件对接、钻孔定位、装配检测等，以及如何通过这些技术提高装配精度和生产效率。
本文还将探讨数字化装配定位技术在飞机维护与检修中的应用，以及如何通过技术升级和创新来应对未来航空制造业的发展需求。
文章将对数字化装配定位技术的未来发展趋势进行展望，分析潜在的技术创新点和可能的发展方向，同时指出当前技术发展中存在的问题和挑战，并提出相应的解决策略和建议。
通过对飞机数字化装配定位技术的综合研究，本文期望为航空制造业的技术进步和产业升级提供理论支持和实践指导，推动我国航空工业的持续健康发展。
二、飞机数字化装配定位技术概述飞机数字化装配定位技术是飞机装配技术发展的新方向，它通过计算机技术、信息技术和自动化技术的集成应用，提高了飞机装配的效率和质量。
这项技术在飞机制造过程中具有重要的地位，因为飞机装配不仅工作量大、协作困难，而且质量要求高、技术难度大。
数字化装配定位技术涉及飞机装配的全过程，包括关键技术的集成和应用。
它通过数字化的方法和工具，实现了对飞机零件的精确定位和装配，从而提高了装配的效率和质量。
数字化装配定位技术的研究内容包括数字化装配系统的框架设计、功能模型、信息模型和过程模型的建立，以及基于ML中间件技术的系统集成设计等。
飞机数字化装配定位技术还涉及到自动控制技术的研究和应用。
例如，设计和实现一套飞机壁板类零件数字化装配定位自动控制系统，通过模糊控制理论的应用，实现了对高精度自动定位控制技术的研究，从而在确保定位精度的条件下，实现了系统对飞机壁板类零件的高速定位。
浅谈飞机柔性装配技术
浅谈飞机柔性装配技术【摘要】本文结合国内现阶段飞机生产装配情况，并与国外先进装配工艺进行比较，探讨了飞机数字化生产阶段采用柔性装配技术的优势与发展前景。
【关键词】数字化；柔性化装配；技术0 背景飞机装配是将大量零件按图纸进行定位与连接的过程，是飞机制造的重要环节之一，其工作量约占整个飞机制造劳动工作量的一半左右。
在传统的飞机装配过程中，需要用特定的工装型架来保证装配精度，由于飞机气动外形的差异，导致型架是唯一的。
伴随用户需求的不断变化与丰富，飞机装配生产线也将越来越“丰富”。
传统的“硬性”装配生产线在未来将受到挑战，这种“一对一”的装配模式，其配套专用型架的设计、生产和调试周期很长，且体积大、成本高、占地面积大，不利于产品的研制与快速布局生产。
随着近年来飞机设计行业内数字化、信息化的推进，越来越多的零件将抛开传统的基于模线样板的模拟量传递走向数字化信息传递之路。
而采用传统的型架进行人工装配的方式，自动化和柔性化水平低，已无法满足精确化制造装配的要求。
1 国内外研究现状飞机的数字化装配技术于20世纪90年代在欧美等航空制造业发达国家开始使用，柔性装配技术是近几年才逐渐在航空制造业开始研究和部分应用于生产。
国外飞机制造技术表明，采用柔性能够装配是缩短生产周期，降低生产成本的有效措施。
它能克服传统飞机制造业模线-样板法在模拟量协调体系下需要大量实物工装且应用单一，制造周期长，费用高，厂房利用率低等缺点，它通过与柔性工装、自动化制孔设备、数控钻铆或自动铆接等设备的集成可组成自动化，数字化的柔性装配系统，能明显缩短装配周期，提高和稳定装配质量。
据悉，在装配中使用了体现柔性工装特点的龙门钻削系统技术的X-35战机，其制造周期缩短了三分之二，工装由350件减少至19件，制造成本降低了一半。
其采用的激光定位，电磁驱动能实现精密制孔，不仅能降低钻孔出错率，而且大大降低了工具和工装。
目前，北航与沈飞合作，在国内研制出首个针对壁板类组件的柔性装配工艺装备—数控柔性多点装配型架。
基于数字化技术的航空发动机装配技术研究
基于数字化技术的航空发动机装配技术研究摘要：航空产业的发展水平是一个国家发展水平的重要指标，加强对于航空行业的发展技术研究是促进相应产业发展的关键措施之一。
随着如今信息技术以及科技水平的发展，数字化技术对于航空航天产业的发展有着关键性的促进作用，在如今的发展过程之中，数字化技术能够最大程度降低航空产业设计发展的相应成本，最大程度提升最后的设计水平以及发展质量。
关键词：航空发动机：数字化；装配航空机械制造的质量决定着发动机的质量，为了保证在最后的航空产业发展过程之中有着更高的行业发展质量以及运行质量，加强数字化模拟技术的应用十分关键。
航空发动机的传动装配过程大部分为手工装配，其装配质量在很大程度上受到人为因素的干扰，所以，相比于传统的装配技术而言，数字化技术的应用对于航空产品的装配以及设计提供较大的技术支持，为后续的发展提供更加有利的技术工具。
一、模拟化装配模拟装配是数字化技术发展的核心环节，主要应用于航空的发动机装配过程之中，可以依托于发动机信息以及装配过程之中的精确数据对航空飞机进行模拟化数字装配。
模拟装配技术在应用的过程之中能够对于已经装配完成的零件进行数据验证，分析数据的合理性以及其运行的可靠性，对于后续的制造发展而言十分关键且必要。
可视化技术的应用能够大大降低相应设计制造过程之中的成本，为我国的航空发展注入新动力。
（一）模拟化系统构架虚拟化装配系统是指以虚拟现实为前提，对于实际的发动机各个零件进行数据分析并建模之后进行虚拟装配的过程，在此过程之中主要依赖于CAD系统的几何模型以及物理特征等数据，系统操作能够将实际的发动机以可视化可移动的性质上传到相应的软件之中，自动化生产模拟器可以实现视点的自动跟踪以及各种手势和声音的虚拟操作。
虚拟化实现计算分析方法包含着对于碰撞检验等重要的设计环节，这一功能的实现一方面能够更加精确有效的对于相应的数据完成分析，另一方面能够大大保证数据和操作的可靠性和科学性，保证相应环节的成本得到有效地控制，为后续的发展和设计环节提供十分有利的支持。
飞机部件装配数字化柔性工装技术研究
设备研制EQUIPMENT DEVELOPMENT[摘要] 面向新一代飞机机身部件数字化、柔性化装配需求，基于柔性工装技术，设计了飞机机身部件数字化柔性装配工装系统。
通过研究数字化柔性装配工装及其相关技术，详细设计了柔性工装的机械系统，建立了基于现场总线技术的工装运动多轴控制系统，开发了柔性工装系统专用的装配数据生成软件。
飞机部件装配数字化柔性工装的设计，为在国内推广应用柔性装配工装技术，构建数字化柔性装配生产线，实现新一代飞机的全数字化装配奠定了基础，具有重要的现实意义。
关键词：机身部件 柔性工装 柔性装配生产线[ABSTRACT] The system of digital flexible as-sembly tooling to the fuselage for requirement of fl exible assembly of next-generation aircraft is designed based on fl exible tooling. By studying on digital fl exible assembly tooling and its related technologies, mechanical system of the fl exible tooling is designed, multi-axis motion control system for tooling based on fi eld bus technology is estab-lished, and fl exible tooling system specifi c to the generat-ing software of assembly data is developed. By the design of digital fl exible assembly tooling for aircraft fuselage, it has important practical signifi cance that promotes applica-tion of fl exible assembly tooling, to build fl exible assem-bly line and achieve full digital assembly which lays the foundation for next-generation aircraft.Keywords: Fuselage Flexible tooling Flexible as-sembly product line飞机部件装配过程是将大量的飞机零件按照数模、相关技术要求等进行组合、连接，实现从零件到组件，再到段件，最终形成部件的过程[1]。
飞机导管数字化柔性定位装夹技术探讨
NEW VIEWPOINT飞机导管数字化柔性定位装夹技术探讨曾德标，胥 军，石章虎，王 强 （航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610092）[摘要] 因飞机导管种类多、数量大、形状复杂，针对传统定位装夹技术无法满足飞机导管精确、高效、敏捷制造需求，探讨了飞机导管数字化柔性定位装夹技术方案。
提出了阵列式夹具、被动数字化重构夹具和自主数字化重构夹具3种飞机导管数字化柔性定位装夹技术方案，为实现导管数字化定位、高效精确装夹提供解决方案，达到缩短导管制造装备周期，降低制造成本的目的。
关键词：飞机导管；数字化柔性定位；装夹 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.14.050具制造成本高，无法满足飞机导管高效、低成本和敏捷制造需求。
如何实现飞机导管高效率、高精度、低成本、敏捷制造一直是导管制造技术关注的重点[1-4]。
许多学者对此开展了研究。
毛燕等[5]研究了ARJ21飞机导管的数字化设计、弯曲成形和检测技术。
陈明生等[6]研究了焊接夹具设计知识重用技术。
曲航[7]研究了组合夹具在飞机导管焊接中的应用技术。
许旭东等[8]研究了飞机导管数字化焊接技术。
宁汝新等[9]研究了飞机导管在虚拟环境下的数字化装配技术。
李光俊等[10]研究了组合夹具在飞机导管数字化制造技术中的应用方案与技术途径。
上述研究从不同方面推动了飞机导管制造技术的发展。
本文以导管定位装夹为突破点，探讨导管数字化柔性定位装夹技术，提出了阵列式夹具、被动数字化重构夹具和自主数字化重构夹具3种飞机导管数字化柔性定位装夹技术方案，为实现导管数字化定位、高效精曾德标博士，研究方向为数字化装配 技术。
在各型号飞机的液压系统、燃油系统和环境控制系统中存在大量的导管，为飞机各系统的正常工作传递动力或输送工作介质，满足飞机正常飞行和执行任务的需求。
以某型号战斗机为例，导管种类有200余类，数量多达数千项。
同时为了适应飞机紧凑复杂的内部结构，导管结构复杂，而且形状各异。
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飞机数字化柔性装配技术研究
【摘要】由数字化的柔性可重构工装、自动化的数控连接设备、数字化的测量检验设备和信息化的集成管理平台构成的飞机数字化柔性装配生产线，是现代飞机装配的典型特征。
【关键词】飞机数字化柔性装配
1 引言
传统的飞机装配采用刚性工装定位、手工制孔连接、基于模拟量传递的互换协调检验方法和分散的手工作坊式生产。
自20世纪80 年代以来，随着计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的发展，数字化技术在现代飞机制造中得到了广泛的应用，飞机制造进入了数字化时代。
在数字化技术的推动下，飞机装配技术快速发展，形成了现代飞机的数字化柔性装配模式。
数字化柔性装配模式具体表现为：在飞机装配中，以数字化柔性工装为装配定位与夹紧平台，以先进数控钻铆系统为自动连接设备，以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具，在数字化装配数据及数控程序的协同驱动下，在集成的数字化柔性装配生产线上完成飞机产品的自动化装配。
2 飞机装配生产线特点
一般机械制造中的装配线是指人和机器的有效组合，通过将生产中的输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备等进行有机组合，从而满足多品种产品的装配要求，充分体现了设备灵活性。
装配生产线的应用，提高了生产效率缩短了制造周期，但自动化生产线的成本较高，主要用于批量生产，如在汽车行业。
但飞机产品型号多、批量少的特点使得飞机装配生产线需要在具有一般机械产品装配生产线的特点基础上，还应具有一定的柔性功能，这样同一生产线既能用于同型号同批次，又能适用于同型号改进改型系列机型的飞机产品装配，从而满足了装配生产线对产品产量的要求，可充分发挥其优势，实现现代飞机产品的精益制造。
与国外发达国家相比，我国现代飞机柔性装配生产线技术无论在研究层面还是应用实践层面都存在较大的差距，主要表现在：
(1)现有的产品设计模式和产品特征没有充分考虑产品柔性装配技术的应用需求，不适应柔性装配生产线的发展要求。
(2)基于MBD的数字化装配工艺规划与管理技术缺乏系统研究和应用。
工艺设计手段还停留在二维工艺设计和表述为主的水平，存在与数字化产品设计不衔
接、设计周期长、返工量大、需要实物验证和示教性差等诸多问题，大量制造依据信息以工艺文件形式分离存在，管理混乱，不能满足柔性装配生产线可视化装配、无图制造的发展要求。
(3)数字化检测技术严重滞后。
大量采用专用工装、标准量具等模拟量设备进行产品的测量与检验，测量效率低、精度差，不能满足柔性装配生产线快速精确测量、在线质量控制的需求。
3 数字化柔性装配生产线内容及关键技术
通过研究国外数字化装配技术的发展状况，结合飞机装配及其生产线的特点，可得出构建新一代飞机数字化柔性装配生产线必须包括以下内容及关键技术：(1)面向装配的数字化产品并行设计，为实现柔性装配、敏捷制造提供前提和基础；(2)数字化三维装配工艺设计与仿真系统，实现整个装配过程中数字量传递；(3)数字化柔性工装系统，实现工装快速响应、快速重构以及数字化定位；
(4)先进的连接设备及技术（包括柔性制孔技术、自动钻铆技术、电磁铆接技术等），保证装配质量和效率，实现装配过程的自动化；(5)数字化测量检验系统，实现装配过程中的精确测量和协调装配，装配完成后的精确检验；(6)数字化装配生产线辅助装备及管理，建立数字化柔性装配生产线集成管理系统，实现从产品设计、工艺、装配、检验和现场管理各装配生产环节信息的高度集成和移动生产线的自动配送物流管理。
上述各项内容在实际应用中互相联系、互相支撑，通过将其整合和集成，可构建现代飞机的数字化柔性装配生产线，实现现代飞机产品的数字化、柔性化、自动化装配。
数字化三维装配工艺设计与仿真系统是实现飞机数字化装配模式、构建飞机数字化装配生产线的软件基础，现代飞机整个装配过程都是建立在数字化工艺设计的基础之上的，只有采用基于单一产品三维数字量模型的数字化工艺设计方式，为整个装配过程从源头上提供数字量数据基础，基于数字化装配的柔性装配生产线才有可能真正实现。
数字化柔性工装系统、先进连接设备及技术、数字化测量检验系统是实现数字化柔性装配生产线的硬件基础。
通过数字化装配工艺设计仿真系统得到的数字量数据必须由数字化的工装及设备来执行，才能保证整个装配过程的全数字量传递，从而实现整个装配生产线的数字量协调。
4 结论与展望
当前国内军机产品的数字化设计与零件制造技术发展迅速，但是装配技术作为飞机制造的关键还停留在二、三代机的制造水平，与其他军机制造技术相比严重滞后，已成为军机型号快速研制和生产的瓶颈。
数字化产品定义取代二维工程图样已成为必然趋势，零件精准制造技术的快速发展为实现飞机柔性装配提供了
必要的前提，新一代飞机长寿命、隐身、高可靠性、低成本快速研制的需求对数字化柔性装配生产线的应用提出了迫切要求。
(1)发展应用柔性装配生产线是现代飞机制造业大势所趋，通过发展应用柔性装配生产线，可大幅度提高产品装配质量和效率，是现代飞机产品制造的显著特点。
(2)通过发展柔性装配生产线，可促进数字化柔性装配技术的发展和应用，从而解决现有装配技术难以满足新一代飞机长寿命、隐身和高可靠性等要求的瓶颈问题。
(3)通过发展柔性装配生产线，可建立飞机柔性装配多系统异构测量平台和集成检测系统，形成数字化装配模式下的新质保体系和产品检测机制，从而解决现有模式下测量手段简单、无法实现空间大尺寸动态测量，测量数据手工记录，与产品设计和工艺规划系统脱节，难以保证装配的高精度与产品及工艺的完整性等关键技术难题。
综上所述，在国内发展应用数字化柔性装配生产线势在必行，但应充分利用前期研究工作基础，围绕数字化装配技术的发展趋势和生产线的迫切需求，根本上改造传统的设计体系、制造体系、技术体系和管理体系，实现流程再造、资源整合和生产组织调整，从而构建现代飞机数字化柔性装配生产线。
参考文献:
[1]范玉青.现代飞机制造技术(修订本).北京:北京航空航天大学出版社,2001.
[2]郭恩明.国外飞机柔性装配技术.航空制造技术,2005(9):28-32.。