摘要：以数字化与柔性化为特征的自动装配技术已经成为飞机自造行业较为重要的发展趋势。在本文之中，首先分析了自动化装配技术的发展进程，同时对于自动化装配技术的设备加以分析，希望能对相关行业的从业人员起到一定的参考作用。
关键词：飞机；自动化；装配技术
一、自动化装配技术的发展进程
自动化装配技术起源于20世纪40年代，在1948年，美国的一家公司率先推出了自动钻铆紧固工艺，然后研发了单台式的自动钻铆机，并将其应用在飞机壁板的自动铆接之中。而到了2世纪80年代，数字化技术的全面发展，国外采用半自动化和全自动数控结合技术，对于自动化钻铆机进行了优化，并且广泛的应用在波音公司的飞机生产之上，飞机壁板级自动化钻铆水平已经超过了百分之60。在同期之下，干涉配合技术，电磁铆接技术、空强化以及印压技术也得到了全面的发展，并不断的应用到自动化钻铆设施之中。在20世纪90年代，波音公司在波音777型号飞机的研发过程之中，对于数字化技术进行了全面的应用，自动钻铆技术也与数字化技术进行了紧密的结合，提升了壁板级自动钻铆的应用范围，其能够应用到机翼翼梁以及机身的对接之中，波音公司和空客公司也在这个过程之中产生了多个机型，并且将更多的部件应用到自动化装配生产之中。在这个阶段，波音公司研发了无毛剌成孔工艺，是精益钻铆技术的重要组成部分，能够应用在飞机机身铝铝叠层以及铝钛隔框的生产之中，能够减少手工去除毛剌的工序，提升了装配工作的工作质量与效率，从而使自动化装配技术得到全面的推广与应用。伴随着21世纪的全面到来，飞机生产数量的不断提升，复合材料也在不断发展，而自动化装配的移动生产流水线也得到了快速的推广与应用，成为当前飞机自动装配技术的重点技术。从目前来看，飞机自动化装配可以按照飞机的制造流程分为三个阶段：第一个阶段是壁板级自动化装配，这也是最低级的自动化要求，这个阶段之下，需要人工的数量较多，技术设备较为成熟，能够实现自动化的钻铆；第二各阶段是部件级的集成自动化，在这个阶段之下，能够使壁板安装实现自动化，从而使技术能够满足自动化应用的具体要求，然而从实际情况来看，这个阶段的实现难度较高；第三个阶段是大部件衔接和结构集成的自动化，这也是先进自动化装配生产线的主要目标，在近几年之中技术也得到了全面的发展[1]。
二、飞机自动化装配技术的设备分析
从当前阶段来看，自动化装备设备往往分为以下几种：
（一）机身、机翼壁板的装配设备
机身和机翼壁板是飞机装配的基础所在，而当前国外的自动化装配体系主要包括C框自动钻铆机、柔性机翼壁板装配体系、柔性翼梁装配体系、自动化集成装配体系以及双机器人自动化钻铆体系。其中，C框自动钻铆机是一种较为传统的设备设施，目前的应用范围较广，而在经过科技人员不断的研发与优化之后，目前仍然有着较新型号的产品问世。其中，机身环铆装配系统就是在机身壁板单元之下进行开发的设备，能够使用在机身圆筒结构的装配之中。除此之外，空客和波音公司的飞机之中往往也采用了机翼壁板和翼梁的柔性装配体系。这二者共同使用了电磁铆接动力头工装以及行列式高速柱阵工装，能够配适在不同规格和型号的部件装配之中，使翼梁大型构件的自动化装配缺陷得到了全面的解决[2]。
机器人装配系统的起源较晚，然而随着工业机器人定位准确性的不断提升，负载性能的不断加强，成本的不断降低，使机器人装配系统得到了较为快速的发展。机器人装配系统能够作为效率较高的柔性平台，配备末端的执行器，从而构成柔性自动化装配体系，能够完成压紧、钻孔、检测以及螺栓插入等多个流程，其设备的优势在于，柔性较高，造价较低，集成速度较快，同时使用起来较为简单和方便。
（二）筒段和半桶段的装配设备
一般来说，机身半筒段、筒段的连接数量较小，然而其装配工程缺乏一定的开畅性，在一段时间之内，往往采用手工制孔的连接方式，因此这部分装配设备的发展进程较为缓慢。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而随着近几年来，飞机结构性能的优化，复合材料的全面应用，使这部分的自动化装配设备也得到了一定的更新和改进，能够满足这个部分装配的基本需求。
（三）机体对接部分的装配设备
波音公司和空客公司目前采用的是自动化对接设备来代替过去的大型对接平台，主要采用由计算机系统控制的自动化定位设备、激光测量设备和控制设备共同组成的装配式设备，能够使整个对接过程的精准程度得到全面提升，从而促进机体装配质量的提升。这种自动化装配技术能够应用到不同尺寸与规格的机身装配之中，有着较强的通用性，能够使大量的装配工装得到节省。传统的定位器往往是以分散式数控千斤顶结构为主的定位系统，而在经过科研之后，发展出了塔式侧向支撑体系。这种体系能够在定位器上增加随动装置，并能够与部件的总体柔性托架进行结合，从而减少了支撑体系对于飞机的变形影响，提升复合材料结构之间的连接效力[3]。
（四）轻型柔性自动制孔设备
传统的自动化钻铆设备往往属于专用设备设施，针对性较强，虽然其装配效率较高，然而其造价也相对较高，而在飞机装配的过程之中，很多部位的装配量较低，如果在这些位置采用专门的设备设施，就会导致飞机的总体造价提升。因此，在实际的装配过程，专门开发了相应的轻型柔性自动制孔设备，其本身有着较强的通用性和柔性，同时造价相对低廉。这种设备包括柔性轨道自动制孔设施、爬行机器人制孔设施等等。
（五）自动测量设备
自动化装配系统的基础是数字的传递，这也就要求了自动换装配技术的应用时，能够采用数字化测量设备来进行检测数据的采集，并进行及时的反馈，也就是说，数字化测量设备是实现数字化与智能化柔性装备的重要基础。通过自动化测量设备的应用，能够使产品和钻铆设备制造精度偏差问题对实际装配造成的影响全面降低，同时能够形成闭环控制的体系，提升装配过程的集成效力。一般来说，自动化测量设备包括激光跟踪仪、雷达、定位体系、三坐标测量仪等等，而在自动化装配生产线之中，应用较为广泛的测量设备为激光跟踪仪，相信随着时代的发展，将会有更多先进的技术被应用到自动化装配系统的提升空间测量的准确率，而目前，室内定位系统的应用就引起了飞机制造行业的广泛关注。
（六）运输吊装辅助设施
在自动化装配生产线之中，只有提升物流的响应能力才能够促进生产线的运行效率。而传统的行车调运目前因为技术优化的原因，导致其效率在不断提升，安全性逐步增加，操作也更便捷。在国外的发达国家，专门研发了专业化的运输吊装辅助设施，从而使生产线物流的运转效率得到了全面提升。这方面的辅助设备设施包括自动导向的辅助车，万向驱动辅助车、多功能运输平台以及真空吸附壁板吊装设施等等[4]。
（七）柔性装配工装
除了以上自动化装配体系之外，自动化装配体系之中的工装虽然得到了一定的简化，然而其仍然是当前自动化装配技术应用之中必不可少的一部分，而随着技术的优化与革新，其也逐渐成为与数控设备自动化工装形式相类似的工装体系。其能够根据装配阶段的差异性进行调整。在进行机身壁板装配时。可以采用POGO柱真空吸盘来组成多点阵的柔性工装，同时POGO柱能够通过程序控制并对于空间信息进行定位。一般情况下，真空吸盘的柔性更好，然而其造价也更高，如果生产的型号不多，可以选择内形板来进行工装。
参考文献：
[1]郑鹏宇. 飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用[J]. 中小企业管理与科技，2019，（6）：167-168.
[2]姚展，李成，吴慧. 装配仿真技术及其在飞机装配中的应用[J]. 现代制造技术与装备，2015，（6）：130，132.
[3]李桂香. 飞机部件柔性装配技术应用及工艺设计[J]. 科学与信息化，2018，（28）：79，83.
[4]李云鹏. 数字化装配仿真装配技术在飞机装配中的应用[J]. 科技创新与应用，2017，（23）：155-156.
论文作者:孙晓天
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：柔性论文; 技术论文; 设备论文; 壁板论文; 飞机论文; 波音论文; 体系论文; 《基层建设》2019年第15期论文;