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摘要：飞机工装技术中引入数字化柔性技术，就是将飞机构件装配的数字化模块构件起来，采用自动化装配技术，以避免零部件装配中存在各种与设计不相符合的问题，不仅可以使飞机工装的准备周期缩短，而且还可以降低飞机制造成本，从而提高了飞机生产效率。本论文针对飞机数字化柔性装配工装技术进行研究。
关键词：飞机工装；数字化；柔性装配
飞机装配需要大量的零件，组装的过程中，需要按照数据模型，从零件的连接到组件的组装，直到部件的装配，都需要逐步完成。由于飞机的独特性，使得飞机一些部件的装配需要装配工装来完成。所以，飞机装配中飞机工装至关重要。按照传统的飞机装配模式，由于飞机在构造上，结构尺寸大而刚度要求小，对部件装配的精准度具有很高的要求。近年来，中国各种新的飞机机型被研制出来，如果依然采用传统的装配模式很显然是不够的，就需要引进数字化柔性技术进行飞机的零部件装配，使得飞机数字化装配中各个环节的制约因素都得以消除。特别是研制各种新型飞机，就更需要采用数字化、柔性化技术对机身部件进行设计、装配。对飞机采用数字化柔性装配工装技术，对飞机的装配技术才生了重要的促进作用，且有助于推进飞机装配技术的深化发展。
一、数字化柔性装配工装的理解
数字化柔性装配工装是为了提高飞机的装配进度和装配质量而使工装对产品的变化能够做出快速响应，以使飞机装配工装的准备周期缩短，由此而使得飞机的工装设计制造成本降低。在飞机的装配工装中采用数字化技术，就是实现产品生产的模块化，使得与生产相关的各个参数相协调，并在模块中自动调整，通过资源优化后充分组合，构建成为新的装配工装系统[1]。
柔性装配工装技术是柔性装配工装过程中所涉及到的设计环节、制造环节、应用环节的相关技术，构建成为系统化的技术运行体系。柔性工装系统如果从运行功能的角度划分，可以分为两种，即静态框架模块和动态模块。静态框架模块是由标准件和连接件之间按照设计要求而组装的模块，属于工装系统的基础部分。动态模块具有较高的自由度，需要根据产品的需求而不断调整设计，所有的连接装置都是可调的，在静态框架上连接起来。在连接的过程中，还要从产品特征以及所需要发挥的功能出发采取相应的配置措施。动态模块不是固定不变的，而是可以根据需要而动态改变的，由于其具有一定的调整自由度，所以，通过调整连接装置就可以对动态模块做出调整，以达到产品设计要求。
二、数字化柔性装配工装的原理
以飞机机身部件的柔性装配工装为例，飞机机身的柔性装配工装处于加强框的位置，加强框的定位则是由定位孔来决定的。从飞机机身的柔性装配工装结构上来看，其属于是桥架式的构造，上面5组横梁、下面5组横梁，在每一个横梁上各自安装4 组至6组的定位器。
当数字化柔性装配工装进入运行状态的时候，要通过定位器对安装在机身上的各个部件进行数字化定位。随着机型产生变化，定位器就会根据产品需要进行重新装配，从机型的结构特点以及机身部件组装的需要对部件重新定位，从而使得工装柔性功能得以实现。
三、飞机机身部件的柔性装配技术
飞机机身部件采用柔性工装技术，机械系统是基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆柔性工装的构成包括两个部分，即静态框架以及在静态框架上面运动的动态定位器。通过对动态定位器的运动进行有效控制，使得柔性工装得以定位。在柔性工装中，定位装置是非常多的，要对这些定位装置有效控制，就要提高控制系统的质量要求[2]。所以，柔性工装设计中，最为重要的工作环节就是对控制系统进行设计。当工装系统定位器处于运动状态的时候，通过数据模型获得运动数据，还要根据工装设计需要对所获得的数据进行调整，以使数据成为飞机零部件装配的可参考依据。
（一）机械系统的设计
机械系统设计的重要内容主要为两部分，即静态框架的设计和动态定位器的设计。两者通过传动结构而相互结合。机械系统的桁梁式结构即为静态框架，从其构成上来看，型材钢管是主要的材料，采用焊接技术焊接而成。桁梁式结构不仅刚度好，而且具有良好的开敞性。飞机的工装系统要实现柔性功能，动态定位器发挥着重要的作用。根据飞机的零部件所发挥的功能不同，对定位的需求也会有所不同，或者是分布式定位，或者是成组协同式布局定位。对动态定位器的设计主要采用模块化的设计方法，不仅设计操作简单，而且结构上更为紧凑。
机械系统的运行离不开传动机构。在进行传动机构的设计上，需要从三个方向进行考虑，即X向横梁运动机构、Y向横梁运动机构和Z向横梁运动机构。X向横梁运动机构的传动机构设计是由直线导轨与齿轮齿条构成，直线导轨与齿轮齿条在横梁上平行布置后，固定好[3]。横梁产生移动是在双边伺服电机的带动下完成的，在齿轮驱动下，滑板在横梁两侧不断地得到调整，使得X向横梁运动机构的调整功能得以实现。对于机械系统而言，电机的数量越多，就越会由于调整不当而导致工装系统运行的可靠性受到影响，导致工装技术成本提升。所以，在X向横梁运动机构的设计上，需要设置安装有传感器的专用调整滑板。专用调整滑板结合横梁共同运行，可以识别横梁的动态变化。当小车锁紧机构后，专用调整滑板就会夹紧横梁而等待电控系统发出控制指令。为了对电机的数量以有效控制，Y 向横梁运动机构和Z向横梁运动机构都安装有专用移动装置，同时还可以节省空间。
（二）控制系统的设计
从原理的角度而言，飞机部件装配中，柔性工装系统运行所需要控制的定位器为40 个，除了对这些定位器的运动状态以有效控制之外，还需要对定位器的运动方向以控制。为了提高工装系统运动控制的精确度，还要将控制系统构建起来。控制系统设计采用了现场总线技术，系统结构主要包括主机服务器、手持单元、控制管理器（多轴）、人机交互界面以及交流伺服电机、智能伺服控制设备、输入开关和输出开关等等[4]。当控制系统处于运行状态，其终端即为智能伺服驱动设备，对电机驱动起到一定的控制作用，同时处理输入信号、输出信号以及压力传感信号。对现场总线控制网络的管理，则是采用多轴管理器提高网络运行的协调力，对网络实施系统化管理。人机交互则是通过多轴管理器得以实现的，过程中需要基于互联网对各项传输数据以控制。主机服务器所发挥的功能是实现互联网、人机交互界面、轴管理器之间的信息传输，并将各项数据进行存储，并做好备份。
总结：
综上所述，中国的飞机数字化柔性转配工装技术发展显著，但是与工业经济发达国家的相关技术相比，依然存在着滞后性。飞机数字化柔性装配工装技术，就是在飞机的设计和制造上采用了柔性化的技术，即工业自动化技术或者数字化模块技术，以缩短飞机制造生产的准备周期，将飞机制造成本降低，由此而提高了飞机制造业的经济效益。要使该技术在飞机制造中起到积极作用，就要确保在引进数字化柔性技术的同时，还要从部件的性能以及所发挥的功能角度出发，实施整合装配，确保各个部件系统化运行。
参考文献：
[1]康晓峰，王亮，刘华东.飞机部件装配数字化柔性工装技术研究[J].设备研制，2011(22):94—97.
[2]李西宁，胡匡植，李维亮，徐健，杨汉荣.飞机数字化柔性装配工装技术[J]. 航空制造技术，2013(12):40—43.
[3]孙严，薛汉杰，薛贵军，施政.飞机大部件数字化装配柔性工装控制系统设计[J].航空制造技术，2015(21):107—111.
[4]王亮，李东升.飞机数字化装配柔性工装的低成本化[J].南京航空航天大学学报，2012，44(S1):27—31.
论文作者:尚辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/4
标签：工装论文; 柔性论文; 飞机论文; 横梁论文; 技术论文; 定位器论文; 部件论文; 《基层建设》2016年11期论文;