飛機部件裝配數字化柔性工裝技術研究

鄧長喜 惠盼飛

摘 要 隨著近幾年我國社會經濟的快速發展，對飛機的需求越來越大，飛機在推動我國社會經濟發展、人們出行等方面有著非常重要的作用，這就對飛機部件裝配技術提出了更高要求。因此為了滿足新一代飛機機身零部件數字化柔性裝配需求，基于柔性模具技術，設計師設計出柔性數字化裝配系統，進而確保數字化柔性工裝技術在飛機部件裝配過程得到有效應用。基于此，本文就對該技術進行詳細的研究分析，不斷優化完善裝配技術，確保柔性模具技術得到更有效應用，從建立數字化的柔性裝配線到實現下一代飛機的所有數字化裝配都有所敘述。

關鍵詞 機部件 裝配數字化 柔性工裝技術

中圖分類號：V262.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）05-0016-02

1 前言

在飛機零件裝配過程中，根據數值模型和相關技術要求，將大量的飛機零件從一個零件組合到另一個零件，分段零件也是零件的成形過程。飛機裝配過程中需要大量的裝配工裝技術，服裝在飛機裝配中起著重要的作用。傳統的飛機裝配方式主要采用特殊的剛性工裝技術。但是工裝技術面積大，生產周期長，制造成本高，我國相關部門對飛機壁板式柔性零件裝配工裝技術和大型零件柔性裝配工裝技術進行了研究，并且取得了一定的成果。柔性工裝技術在飛機機身零件裝配中的研究和應用還處于空白狀態。研究飛機零部件裝配用柔性工裝技術，以柔性裝配需求為對象，實現國產飛機產品的全數字化制造和裝配，已迫在眉睫。本文以一系列飛機機身零件為應用對象，完成了具有這種結構特點的機身零件裝配柔性數字化工作組合設計。

2 飛機裝配數字化柔性工裝技術技術

2.1 柔性數碼工裝技術的定義和組成

數字化飛機裝配柔性工裝技術的設計目的是提高工裝技術對產品變化的快速反應能力，縮短工裝技術的準備周期。柔性裝配技術是指柔性裝配工裝技術的設計和制造，這一系列基于應用的技術形成了六連接的裝配系統。[1]自由度的變化取決于可調連接裝置的靜態結構。根據產品特點，我們可以知道這種結構有不同的配置和相應的動態模塊。動態模塊是調整導向裝置或連接裝置，改變模塊狀態以滿足類似產品的要求，如飛機壁板式柔性工裝技術的裝配，數字柔性組件可根據其功能模塊分解不同的組件。

2.2 柔性數控工具定位

與傳統的固定式刀位控制器相比，柔性數控刀的定位依賴于控制系統的控制，刀位數據由控制系統傳送執行，具體過程如下。

首先，將定位數據以數字形式傳送到控制系統，靈活性控制系統以數字形式將定位數據傳送到定位執行器;最后，定位通過定位執行部件的數字運動來實現整個過程的數字化傳遞，作為高精度的數字自動控制裝置，完成伺服驅動機構驅動的自動位置調整和移動部件的定位，柔性工裝技術的定位過程是定位裝置的調整和控制，一般柔性工程定位裝置的圓周控制策略。

3 柔性模塊裝配工裝技術的結構和原理

3.1 飛機零部件定位方法研究

以骨架和表皮為基礎的飛機零部件裝配定位有兩種典型的模型，大部分機翼零件都是以表皮為基礎的，大部分機身零件都是以骨架結構為基礎的，所以針對工程的機身零件的結構。考慮到唇部特征，工裝技術定位主要以框架為基礎，主要定位特征如下：飛機機身部件的結構主要由框架式結構組成，整個飛機零部件的支撐和定位，機身部件的組合定位主要的交點是鋼筋骨架，主要集中在重要大梁等主要承載結構上，其他薄弱的剛性部件主要以主承載結構為定位標準。根據上述定位特點，機體主要承載零部件和重要交叉點的裝配定位，以機體為對象的柔性要完成工裝技術的主要功能，本工程主要完成機體鋼筋骨架和交叉點的定位。

3.2 工裝技術結構、原理分析

在分析定位方法的基礎上，機體總成柔性作業設備主要用于機體強化架的定位，加強架的定位主要基于球的定位，所示的裝配機械零件相關規則的靈活性工具是根據上述要求設計的。柔韌性工具是腿式結構，每個橫桿上設有坐席測量儀，通過控制機床上下橫梁上的定位器來實現相關參數的調整是數字控制機床定位的工作原理。[2]另外，針對飛機不同的型號，通過對定位器的調整和改造，特殊需求定位部分采用部分特殊的拆卸結構，使模具實現靈活性功能，滿足多功能套裝需求。

4 機身部件裝配柔性工裝技術設計

機器系統基于柔性工裝技術。根據柔性工裝技術的工作原理，該結構主要由靜態結構和動態位置決策器組成。動態位置決策器在靜態結構中的正確運動和柔性工裝技術的油液實現了柔性定位功能，因此靜態結構、動態定位器是柔性機械系統設計的關鍵。因為工裝技術上的定位器很多，柔性工裝技術控制系統是柔性工裝技術系統設計的重要組成部分。

4.1 機械系統設計

對于機械系統設計來說，主要分為以下兩種設計：動態定位器、靜態結構。柔性工裝技術的靜力結構主要采用桁架式結構，由標準型鋼管焊接而成，具有良好的結構強度，良好的開度和動態位置。為提高工裝技術系統的可靠性，可降低工裝技術的制造成本和技術風險，接受電控系統的指令，執行方向動作，采用調節滑板，可調節工裝技術的工裝技術。X方向的調整可以減少電機的使用量，兩個方向的驅動的驅動機構相似，都是通過直線導軌和齒輪架的驅動機構來實現的，也可以控制伺服電機的數量。

4.2 控制系統設計

根據構件組裝柔性工裝技術系統的原理，工裝技術控制系統完成了多個定位器的運動控制，所有定位器包括多個方向的運動控制，因此運動控制屬于多軸控制范疇，實現了對模具系統的正確控制為此，在現場總線技術的基礎上，多軸控制管理器，手持設備和智能數字伺服控制，包括通訊伺服電機以及各種輸入輸出開關等，以智能數字伺服電機為終端，對電機進行控制，信號的輸入輸出和壓力檢測信號的處理，多軸管理者在現場總線中控制網絡的協調和管理，多軸管理者實現人機交互，通過以通信接收命令數據。

4.3 組裝數據生成軟件開發

為了準確快速地獲取模具運動數據和裝配標準數據，通過軟件作為基礎，設計開發模具運動生成軟件，組裝數據生成軟件進行模塊化功能設計。主要分為以下三種模塊：作業、裝配數據生成、裝配關鍵點操作，通過這些模塊的協同工作，實現了飛機跟蹤數據的全自動化計算，并對飛機的運動進行模擬，通過相應的數據支持，來對其可靠性、準確性進行了驗證，確保軟件界面的所有功能得到有效設計。

5 結論與展望

通過對飛機裝配用柔性數字式工裝技術的工作原理、組成結構進行研究，設計了下一代飛機機身零件裝配用柔性數字式工裝技術，采用靜態桁架框架結構，保證結構運動平穩，采用齒輪傳動。實現機械零件裝配用數字化柔性工裝技術的設計、研究、開發和應用全過程的數字化轉換，進而使我國的柔性裝配技術得到有效的提升，提高飛機部件裝配工作效率。

另外一旦發生變化，輕量級模型的實際效果將自動觸發，輕量級模型將被重發。[3]有效的模式在一定程度上取決于企業管理模式。通過輕量級模型，設計和制造數據更易于遠程共享和通信，在企業內部，可以建立不同部門間的遠程產品開發基礎和機制，提供信息共享環境。

6 結語

為了滿足新一代飛機機身零部件數字化柔性裝配需求，基于柔性模具技術，設計了飛機機身零部件的柔性數字化裝配系統，通過柔性數字化裝配模具及相關技術的研究，實現了柔性模具的機械化對系統進行了詳細的設計，可操作性強，適應快速變化，是飛機數字化研究的基礎。深化全三維技術，為飛機的快速發展奠定技術基礎。

參考文獻：

[1] 郭洪杰，康曉峰，王亮，張書生，劉華東.飛機部件裝配數字化柔性工裝技術研究[J].航空制造技術，2011（22）：94-97.

[2] 堵鵬.飛機部件裝配工藝數模構建技術研究[D].南京航空航天大學，2012.

[3] 陜飛.飛機部件裝配進入數字化時代[J].國防制造技術，2014（01）：20.