飛機部件裝配數(shù)字化柔性工裝技術(shù)研究

張偉 田春曉 董兆明

摘要：在分析柔性裝配技術(shù)概念的基礎(chǔ)上，闡述了柔性裝配技術(shù)的基本特征。結(jié)合飛機裝配工藝，提出了柔性設(shè)備技術(shù)和應(yīng)用的關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：柔性裝配;工裝技術(shù);飛機;裝配

引言：

飛機的產(chǎn)品通常設(shè)計較多的零部件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也十分的復(fù)雜。并且飛機產(chǎn)品中的零件很多尺寸都特別的大，且剛性比較差，在裝配的時候特別容易的變形，加之飛機產(chǎn)品協(xié)調(diào)部位多、裝配精度要求高，因而在飛機裝配過程中，采用了大量裝配工裝來保證產(chǎn)品裝配的準確度和協(xié)調(diào)性，對勞動條件也有一定的改善，大大的縮短了時間，讓裝配能夠更快。所以，裝配工裝對于飛機裝配而言是十分重要的。

1 飛機數(shù)字化裝配柔性工裝的技術(shù)

對于先進數(shù)字化裝配技術(shù)來說，飛機數(shù)字化裝配柔性工裝技術(shù)是其中一項十分重要的內(nèi)容，使用數(shù)字化裝配柔性工裝技術(shù)，能夠大大的降低制造的成本，提高生產(chǎn)的效率，減少制造的周期。柔性工裝的柔性可重構(gòu)功能，可以快速響應(yīng)產(chǎn)品對象的變化，從而一套工裝可以用于多個產(chǎn)品的裝配，這樣使得型號研制得到了有效的滿足。柔性工裝基于數(shù)字量傳遞，讓工裝的數(shù)字化定位得到了實現(xiàn)，這樣讓定位更加的精準了，相比以往來說現(xiàn)在的進步非常的大。

2數(shù)字化柔性裝配工裝的構(gòu)成

隨著科技的不斷發(fā)展和進步，數(shù)字化工裝技術(shù)也取得了很大的進步，現(xiàn)在的柔性工裝較以往已經(jīng)更加多功能了，現(xiàn)如今可以作為測量設(shè)備來使用，它是數(shù)字化的，在柔性工作中有具有控制功能的系統(tǒng)，除此以外，還有許多其他的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)包含了許多的軟件。

如果將柔性工裝系統(tǒng)拆開來，那么這個系統(tǒng)可以變?yōu)閮煞N系統(tǒng)，分別是軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng)，前者里面有著許許多度的軟件，而后者則包含了數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)字化測量設(shè)備等。

就柔性工裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部分來說，根據(jù)功能可以分為兩個部分，分別是靜態(tài)框架以及動態(tài)模塊。前者是模塊化的框架，它的組成部分包括標準零件以及連接件組合，靜態(tài)框架對于工裝結(jié)構(gòu)而言是基礎(chǔ)。后者是根據(jù)飛機的產(chǎn)品來設(shè)計的，需求不同設(shè)計也會發(fā)生改變，借助可調(diào)整轉(zhuǎn)接裝置就能夠放到靜態(tài)框架上去。以飛機壁板類產(chǎn)品為例，將數(shù)字化柔性裝配工裝各功能模塊進行分解。

3關(guān)于數(shù)字化柔性工裝的關(guān)鍵技術(shù)

對于現(xiàn)代柔性工裝來說，它已不僅僅像傳統(tǒng)專用工裝一樣是一個簡單的剛性結(jié)構(gòu)工裝，而是集成了工裝結(jié)構(gòu)部分、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等的綜合系統(tǒng)。柔性工裝涉及一系列的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括以下幾點。

3.1關(guān)于柔性工裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

就柔性工裝而言，它是一種工藝裝備，由許多可重構(gòu)的模塊化單元組成。這些模塊化單元都有自己的特殊功能，通用模塊化單元是標準化的，因此只有設(shè)計特殊的模塊化單元才能實現(xiàn)工裝的快速設(shè)計。與傳統(tǒng)的剛性工裝相比，柔性工裝由于其柔性功能，在結(jié)構(gòu)上比一般的剛性工裝更加復(fù)雜。為了保證工裝定位的準確性，柔性工裝結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，滿足工作開放性的要求。因此，針對柔性工裝特點的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是柔性工裝設(shè)計中的一項重要技術(shù)。主要包括：輕量化設(shè)計優(yōu)化、工裝框架結(jié)構(gòu)剛度校核及變形分析、動態(tài)模塊應(yīng)用條件變形分析、模塊化單元結(jié)構(gòu)設(shè)計改進等。

3.2 關(guān)于柔性工裝集成控制的技術(shù)

數(shù)字化柔性工裝與過去有很大不同，定位更加準確。想要精確定位，離不開控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以驅(qū)動伺服電機，然后就可以精確定位。另外要注意測量系統(tǒng)的反饋信息，可以調(diào)控。動態(tài)定位模塊的重構(gòu)單元根據(jù)指令移動，從而實現(xiàn)重構(gòu)。如果飛機裝配過程中需要的各種運動部件能夠準確定位和固定飛機部件，就必須有先進的柔性工裝控制系統(tǒng)支撐，因此有必要研究工裝集成控制技術(shù)。要實現(xiàn)飛機的柔性裝配，僅靠單一的機械裝置很難實現(xiàn)。柔性工裝應(yīng)配備一體化的數(shù)字測量系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)和輔助軟件系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以有機結(jié)合，協(xié)同工作，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。系統(tǒng)化和集成化是柔性工裝的一個突出特點。因此，要實現(xiàn)好柔性工裝，必須掌握系統(tǒng)集成技術(shù)。

3.3數(shù)字化柔性檢測技術(shù)

數(shù)字化軟測量技術(shù)是激光掃描儀和激光跟蹤器，應(yīng)用最廣泛的是激光跟蹤技術(shù)。激光測量技術(shù)具有非接觸、高速、固定、通用性強等優(yōu)點，測量程度高，接近5μm。基本能滿足大型腹部產(chǎn)品的要求。例如，激光跟蹤位置很難僅用于精確測量。一般情況下，測量飛機零件的三維位置是不方便的。具體工作原理：將以太網(wǎng)與系統(tǒng)連接，通過測量裝置獲得參考點處理，并通過計算機確認反饋信息，對實際裝配位置進行校正和精確編程，完成最終的正確定位。

3.4虛擬裝配仿真技術(shù)

數(shù)字化軟測量技術(shù)是激光掃描儀和激光跟蹤器，應(yīng)用最廣泛的是激光跟蹤技術(shù)。激光測量技術(shù)具有非接觸、高速、固定、通用性強等優(yōu)點，測量程度高?；灸軡M足大型腹部產(chǎn)品的要求。例如，激光跟蹤位置很難僅用于精確測量。一般情況下，測量飛機零件的三維位置是不方便的。具體工作原理：將以太網(wǎng)與系統(tǒng)連接，通過測量裝置獲得參考點處理，并通過計算機確認反饋信息，對實際裝配位置進行校正和精確編程，完成最終的正確定位。

3.5 計算機數(shù)字控制技術(shù)

計算機數(shù)控技術(shù)也是飛行器柔性裝配的重要技術(shù)之一。在機械裝配的過程中，需要各種附件、準確的位置、附件和鉚釘?shù)倪B接以及飛機裝配的工具系統(tǒng)的可靠性和固定性，飛機裝配工作的配置與數(shù)字樣本一致。飛機柔性裝配系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)、數(shù)據(jù)準備系統(tǒng)、接口裝配團隊成員，包括平臺和其他裝配系統(tǒng)。其中，電控系統(tǒng)是典型的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)，屬于以太網(wǎng)技術(shù)和C A N總線技術(shù)。

結(jié)束語：

近年來，中國的柔性裝配技術(shù)發(fā)展迅速，但與國外先進技術(shù)相比仍有較大差距，甚至存在技術(shù)上的差距。這種情況嚴重制約了我國飛機的研發(fā)和生產(chǎn)水平。因此本文對有關(guān)飛機數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)進行探索，首先總結(jié)了飛機數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)的特點，然后對柔性化裝配工裝關(guān)鍵技術(shù)進行逐個分析，提出我國飛機數(shù)字化柔性裝配的發(fā)展要求，以期對于我國飛機研發(fā)制造水平的提高，起到一定的促進作用。

參考文獻：

[1]孫永杰，田威，廖文和，劉明爽.機身骨架裝配柔性工裝設(shè)計[J].航空制造技術(shù).2017（07）