飞机柔性装配工装的关键技术及发展趋势
发表时间：2018-08-13 09:22:08
飞机工艺装备作为保证飞机制造和装配精度的专用设备，在飞机生产中起着重要作用，难以满足飞机多品种小批量生产模式的发展需求。标志和制造周期、开发成本高、开度差、应用单一，因此如何缩短准备周期，满足飞机部件结构变化，降低生产成本，快速响应飞机装配过程，实现FLE。飞机装配制造业的快速、快速发展，已成为飞机制造企业的技术瓶颈和研究热点。
柔性模具技术是基于产品数字化尺寸的协调系统。使用可重构的模块化、数字化和自动化的化学装配系统，可以避免或减少特殊的固定框架和夹具{ 1 }用于各种部件和部件的设计和制造。因此，通过灵活的工具的应用，飞机的制造时间。可以缩短FT装配，提高质量，减少模具的数量，实现一种多用途的制造模式。
随着国外飞机装配技术的快速发展，大多数航空企业开始开发和应用柔性技术。以波音公司和空客公司为代表的两个国际民用飞机制造企业，柔性技术工装得到了广泛的应用，国外典型的柔性模具结构有3种主要形式。
多点真空吸力式柔性工装是一种由真空吸盘构成的柱形模块单元构成的夹具结构，柱单元由伺服电机驱动，可以通过3个空间方向的任意位置移动，通过柱单元的控制运动和自适应倾斜AD。真空吸盘的设计，可产生均匀分布的吸附晶格，与任何产品的曲面一致，通过真空吸盘的吸附夹紧作用夹紧和固定产品，当产品形状改变时，形状为AN。吸附点阵D的总体布局自动调整，以适应不同的产品结构和定位要求，从而降低了综合成本，缩短了模具的开发周期，提高了产品的精度。
根据产品不同的装配方式，多点真空吸盘柔性工装可分为水平、垂直和环形结构，垂直和环形结构工装主要用于机身面板组件的装配，而水平结构则用于复合材料的水平和垂直翼的装配，根据不同的运动调节要求，多点真空吸盘柔性加工可分为多轴和单轴结构。图1是一种多点状真空吸盘式柔性工具。
决定结构柔性工具适用于飞机壁板和翼梁的装配。如图2所示，美国电触头公司开发的高速铆接系统的柔性装配框架已成功应用于A330／340、A319／320／321和A300飞机翼板的装配。结构单元柱，并由决定因素独立分配，柱单元配备三维可移动调节夹紧单元，通过调整夹紧单元的位置可完成不同产品部件和部件的装配。
由于行列式结构柔性装配工装的分布和开放是独立的，易于与自动钻铆机集成，形成自动化的柔性装配平台。
自动对接系统主要由数字式定位器、激光测量系统、综合控制系统和计算机软件组成，对控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行了比较和控制，并对伺服电机进行了控制。根据需求，定位器被驱动到理论位置，该自动对接平台定位精度高，自动化控制能力强，能适应不同尺寸飞机零件的装配。
（1）柱结构的自动对接系统，其工装布局为分散式和开放式，定位器向上支撑以调整和定位飞机部件，定位器通过过程支撑与飞机部件连接。伺服电机驱动3个方向的X，Y和Z。工具结构不需要重新设计。飞机部件的支撑、调整和定位可以通过协调和协调同一类型的3个或多个定位器来完成，但由于其承载能力小，主要用于装配军用飞机等中小型结构飞机。
（2）塔架结构的自动对接系统，其结构大，具有与伸缩臂相同的运动调节部分。它能支撑和驱动飞机部件从一侧到另一侧，承载能力为{ 2 }大。
（3）混合结构的自动对接系统，其定位器不直接与飞机部件连接，而是通过支架连接并由伺服电机驱动，以调整飞机部件的位置和姿态，从而完成飞机装配。结构具有良好的受力状态和较小的变形。它可以应用于大型飞机的装配，例如波音787最终装配所使用的工装设备（图3）。
在飞机装配过程中，中国的大多数制造商仍然采用传统的刚性结构专用工装，在飞机生产线中，由于飞机外形复杂，不同类型的飞机或同类型的不同结构的工艺装备。必须是不同的，采用传统的工装，模具的数量，成本高，开发周期长。同时，采用模拟传输方式来协调飞机装配。自动化水平低，数字水平弱，飞机装配精度和效率难以保证。
近年来，一大批大型生产制造企业、科研院所和科研院所对零部件的柔性装配进行了大量的研究，如后翼机身结构的数字化柔性装配系统，这是由沈飞公司研究和设计的。柔性工具平台采用分体式结构改变支撑框架，可重新设置高度或增加重置单元，更换辅助骨架梁等，从而实现同一族的设计要求和修改后的装配要求。CTS { 3 }西北工业大学设计的一套数字式柔性工装系统在伺服电机驱动下完成了伺服电机驱动下的X、Y、Z 3个方向的运动，实现了某型号4种襟翼产品的定位{ 4 }。一个可重构的配置单元是由北京航空航天大学和沈飞公司设计的。在此基础上，提出了一种柔性多点柔性装配框架，如图4 { 1 }。西北工业大学开发了一套机身壁板部件装配工装。设计了相关的轴承柱，真空吸盘定位和专用定位器，通过伺服电机控制调整完成了装配{ 5 }。勘测技术它缺乏自主研发的能力，模具结构单一，大部分只能实现局部柔性，数字化程度低，难以满足柔性生产的需要。
现代柔性工装不仅是一种简单的刚性结构工装，而且还与数字控制、现代设计方法学、先进测量、结构优化和仿真相结合，柔性工具的关键技术已成为飞机研究的重要领域。奥林。
（1）柔性工装模块化技术，柔性工装是由一系列可重构模块化单元组成的工艺装备。每个模块化单元对应于工具的特定功能。每个模块还可以单独设计一组模块。根据实际装配情况，从装配集中选择所需的模块，实现模具的快速可重构设计，实现柔性装配，因此柔性模具的模块化设计技术是关键技术之一。灵活的模具设计。模块单元可以被设计或组合使用。对于类似的产品，工具的功能结构是相同的。设计了专用模块单元，利用通用装配模块完成了模具的设计，对于不同的结构产品，可以组合不同功能的模块，实现模具所需的功能。
（2）柔性夹具的夹紧定位技术。模具的柔性不仅体现在其对产品变化的快速响应上，而且体现在夹紧和定位机构的应变能力上，面对装配的不同夹紧方法和夹紧结构。柔性夹具定位方案直接决定了柔性装配技术能否实现。
（3）柔性工装结构的优化设计技术，与一般刚性工具相比，柔性工装更为复杂，合理的结构设计保证了其具有足够的结构强度、结构刚度和稳定性，从而完成了气动装配。为了保证装配要求，提出了一种合理可行的模具结构方案，因此柔性模具结构的优化设计技术是柔性模具关键技术的重要组成部分。
（4）柔性工装模拟试验技术，柔性工装结构复杂，种类繁多。柔性模具设计完成后，通常对结构件进行力学仿真，以检测其强度和刚度，同时结合轻量化技术，对装配工装、操作平台和刀具的结构特点进行分析。通过对柔性工具结构的简化，实现了柔性模具的精确快速仿真，仿真的另一目的是模拟柔性工具和产品的装配过程，检测装配中是否存在干扰，正确地进行装配。装配顺序，以及产品进出口方式的合理装配关系。
柔性模具技术是基于产品数字化尺寸的协调系统。使用可重构的模块化、数字化和自动化的化学装配系统，可以避免或减少特殊的固定框架和夹具{ 1 }用于各种部件和部件的设计和制造。因此，通过灵活的工具的应用，飞机的制造时间。可以缩短FT装配，提高质量，减少模具的数量，实现一种多用途的制造模式。
随着国外飞机装配技术的快速发展，大多数航空企业开始开发和应用柔性技术。以波音公司和空客公司为代表的两个国际民用飞机制造企业，柔性技术工装得到了广泛的应用，国外典型的柔性模具结构有3种主要形式。
多点真空吸力式柔性工装是一种由真空吸盘构成的柱形模块单元构成的夹具结构，柱单元由伺服电机驱动，可以通过3个空间方向的任意位置移动，通过柱单元的控制运动和自适应倾斜AD。真空吸盘的设计，可产生均匀分布的吸附晶格，与任何产品的曲面一致，通过真空吸盘的吸附夹紧作用夹紧和固定产品，当产品形状改变时，形状为AN。吸附点阵D的总体布局自动调整，以适应不同的产品结构和定位要求，从而降低了综合成本，缩短了模具的开发周期，提高了产品的精度。
根据产品不同的装配方式，多点真空吸盘柔性工装可分为水平、垂直和环形结构，垂直和环形结构工装主要用于机身面板组件的装配，而水平结构则用于复合材料的水平和垂直翼的装配，根据不同的运动调节要求，多点真空吸盘柔性加工可分为多轴和单轴结构。图1是一种多点状真空吸盘式柔性工具。
决定结构柔性工具适用于飞机壁板和翼梁的装配。如图2所示，美国电触头公司开发的高速铆接系统的柔性装配框架已成功应用于A330／340、A319／320／321和A300飞机翼板的装配。结构单元柱，并由决定因素独立分配，柱单元配备三维可移动调节夹紧单元，通过调整夹紧单元的位置可完成不同产品部件和部件的装配。
由于行列式结构柔性装配工装的分布和开放是独立的，易于与自动钻铆机集成，形成自动化的柔性装配平台。
自动对接系统主要由数字式定位器、激光测量系统、综合控制系统和计算机软件组成，对控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行了比较和控制，并对伺服电机进行了控制。根据需求，定位器被驱动到理论位置，该自动对接平台定位精度高，自动化控制能力强，能适应不同尺寸飞机零件的装配。
（1）柱结构的自动对接系统，其工装布局为分散式和开放式，定位器向上支撑以调整和定位飞机部件，定位器通过过程支撑与飞机部件连接。伺服电机驱动3个方向的X，Y和Z。工具结构不需要重新设计。飞机部件的支撑、调整和定位可以通过协调和协调同一类型的3个或多个定位器来完成，但由于其承载能力小，主要用于装配军用飞机等中小型结构飞机。
（2）塔架结构的自动对接系统，其结构大，具有与伸缩臂相同的运动调节部分。它能支撑和驱动飞机部件从一侧到另一侧，承载能力为{ 2 }大。
（3）混合结构的自动对接系统，其定位器不直接与飞机部件连接，而是通过支架连接并由伺服电机驱动，以调整飞机部件的位置和姿态，从而完成飞机装配。结构具有良好的受力状态和较小的变形。它可以应用于大型飞机的装配，例如波音787最终装配所使用的工装设备（图3）。
在飞机装配过程中，中国的大多数制造商仍然采用传统的刚性结构专用工装，在飞机生产线中，由于飞机外形复杂，不同类型的飞机或同类型的不同结构的工艺装备。必须是不同的，采用传统的工装，模具的数量，成本高，开发周期长。同时，采用模拟传输方式来协调飞机装配。自动化水平低，数字水平弱，飞机装配精度和效率难以保证。
近年来，一大批大型生产制造企业、科研院所和科研院所对零部件的柔性装配进行了大量的研究，如后翼机身结构的数字化柔性装配系统，这是由沈飞公司研究和设计的。柔性工具平台采用分体式结构改变支撑框架，可重新设置高度或增加重置单元，更换辅助骨架梁等，从而实现同一族的设计要求和修改后的装配要求。CTS { 3 }西北工业大学设计的一套数字式柔性工装系统在伺服电机驱动下完成了伺服电机驱动下的X、Y、Z 3个方向的运动，实现了某型号4种襟翼产品的定位{ 4 }。一个可重构的配置单元是由北京航空航天大学和沈飞公司设计的。在此基础上，提出了一种柔性多点柔性装配框架，如图4 { 1 }。西北工业大学开发了一套机身壁板部件装配工装。设计了相关的轴承柱，真空吸盘定位和专用定位器，通过伺服电机控制调整完成了装配{ 5 }。勘测技术它缺乏自主研发的能力，模具结构单一，大部分只能实现局部柔性，数字化程度低，难以满足柔性生产的需要。
现代柔性工装不仅是一种简单的刚性结构工装，而且还与数字控制、现代设计方法学、先进测量、结构优化和仿真相结合，柔性工具的关键技术已成为飞机研究的重要领域。奥林。
（1）柔性工装模块化技术，柔性工装是由一系列可重构模块化单元组成的工艺装备。每个模块化单元对应于工具的特定功能。每个模块还可以单独设计一组模块。根据实际装配情况，从装配集中选择所需的模块，实现模具的快速可重构设计，实现柔性装配，因此柔性模具的模块化设计技术是关键技术之一。灵活的模具设计。模块单元可以被设计或组合使用。对于类似的产品，工具的功能结构是相同的。设计了专用模块单元，利用通用装配模块完成了模具的设计，对于不同的结构产品，可以组合不同功能的模块，实现模具所需的功能。
（2）柔性夹具的夹紧定位技术。模具的柔性不仅体现在其对产品变化的快速响应上，而且体现在夹紧和定位机构的应变能力上，面对装配的不同夹紧方法和夹紧结构。柔性夹具定位方案直接决定了柔性装配技术能否实现。
（3）柔性工装结构的优化设计技术，与一般刚性工具相比，柔性工装更为复杂，合理的结构设计保证了其具有足够的结构强度、结构刚度和稳定性，从而完成了气动装配。为了保证装配要求，提出了一种合理可行的模具结构方案，因此柔性模具结构的优化设计技术是柔性模具关键技术的重要组成部分。
（4）柔性工装模拟试验技术，柔性工装结构复杂，种类繁多。柔性模具设计完成后，通常对结构件进行力学仿真，以检测其强度和刚度，同时结合轻量化技术，对装配工装、操作平台和刀具的结构特点进行分析。通过对柔性工具结构的简化，实现了柔性模具的精确快速仿真，仿真的另一目的是模拟柔性工具和产品的装配过程，检测装配中是否存在干扰，正确地进行装配。装配顺序，以及产品进出口方式的合理装配关系。
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