飞机柔性装配工装设计研究

郑伟 1 乐洪博 2

1 航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110850 2 空装驻沈阳地区第一军代表室 辽宁 沈阳 110850

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]。例如采用行列吸盘式壁板展开柔性装配工装，或者是壁板组件、数控柔性多点装配型架等，在柔性装配工装设计中均有广泛的应用。这些不同的装配工装技术之间也有共通点，通过定位单元、锁紧单元和夹紧单元等，为定位执行末端设计提供依据。

飞机制造环节按照实际布局规定以及设计流程，分别展开定位点布置、工装骨架位域等各项操作，使得飞机柔性装配工装设计更加准确。结合柔性装配工装设计需求，在实践操作中，采用分层映射模型，其中涉及到多色集合理论，立足于设计特点和工装概念设计特点，获得准确的技术参数。在飞机制造方案的引导下优化设计，有效控制几何层，计算之后便可以获得准确的参数。这对于飞机柔性装配工装设计而言，可以切实提升设计的准确度。

三、飞机柔性装配工装设计方案

（一）明确设计要求与柔性定位特征

开始飞机柔性装配工装设计之前，要对设计要求和柔性定位特征进行分析。首先明确设计模型结构特征，然后设置技术参数，确定产品结构与基准数据。按照柔性装配工装设计要求选择合适的装配协调方式，保证装配准确性。同时能够保证不同装配对象之间相互协调，达到装配精准的目标。

随后确定柔性装配工装设计定位特征，展开产品顶层关键特征的分析，分析内容包含产品外形与交点的准确性。按照不同的级别传递分解，顺延飞机制造各个流程，直至零件级分解结束，便可以得到不同流程的特点^[3]。通过整合之后便可以得出装配精准度要求、各个流程可能会受到的影响、互换协调特点，经过总结得到产品初始定位特征。除此之外，明确柔性定位特征后，也需要用到部分刚性装配工装，由其发挥辅助作用，在设计环节优化调整工装周期，将一些细节处存在的问题解决，即便产品结构特征发生变化也能够满足设计要求，并且可以保证精准度。

（二）柔性定位器与执行末端设计

对于飞机柔性装配工装设计，定位器在设计环节占据非常重要的位置，能够优化设计效果，加强制造精准度。通常柔性装配工装的定位器均应具备柔性定位功能，即处在自由运动空间范围内能够任意定义自由度。展开柔性设计期间，其本身所具有的稳定性与精准度是加强产品制造安全的重要前提，也能够规避风险，减少成本支出，实现柔性装配工装效益最大化。对于设计工作的实施，应该要突出所在空间简约性与开放性，采集到的设计数据也要反复校对，消除数据误差，尽可能的保证数据精准性。

除此之外，执行末端设计也非常重要，其中包括连接固定接头及销轴等。具体在设计过程中部件之间的互换、对接接头的协调至关重要。执行末端设计要对后续产品制造是否可行、装配作业开敞性、安装与测量的可行性、零部件更换的便捷性等进行综合分析，合理规划布局，切实保证飞机产品制造质量，缩短制造工期。

（三）柔性装配工装行程与布局优化

柔性装配工装设计进行到最后一个环节，需要开展行程与布局的优化，重点在于细节部分的处理。按照飞机产品制造方面提出的要求，最大程度的减少定位器及执行末端柔性调整行程。按照设计期间发现问题，提出针对性的解决方法，使柔性装配工装设计布局能够达到最佳，同时考虑工装使用过程的工艺性，有效提高装配精准度。

结束语：

综上所述，飞机柔性装配工装设计，是当前行业领域内比较常用的一种装配工装设计方法，其优势主要体现在缩短设计周期、零部件循环使用等方面。柔性装配工装结合集成管理系统，能够有效提升柔性装配工装设计精准度，消除参数误差。制定完善的柔性装配工装设计方案，保证设计、制造环节各项操作的有序实施，也能够为今后柔性装配工装技术的应用积累经验。

参考文献：

[1]吴冰.基于飞机装配型架设计技术的研究[J].科技创新导报,2020,17(08):2-3.

[2]刘博锋.飞机数字柔性装配关键技术及其发展[J].内燃机与配件,2019(22):244-245.

[3]王巍,王诚鑫,周天一.集成管理系统在飞机装配柔性工装上的应用[J].航空制造技术,2019,62(13):92-96+101.