飞机数字化装配柔性工装技术体系研究

飞机数字化装配柔性工装技术体系研究

查艳妮

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西西安  710089

摘要：在国家航空工业方面，大力鼓励飞机装配的数字化和灵活性。迫切需要深入研究数码相机柔性装配技术，建立柔性装配技术体系，规范和指导我国柔性装配的设计、制造和应用。从而提高国内飞机装配柔性工具的数字化技术水平、灵活性和应用规模。目前，航空业的需求和质量要求越来越高。只有继续加强新技术的有效应用，以满足当今的发展需要，工业才能提高竞争力，满足社会多样化的需要。

关键词：飞机；数字化；柔性装配；关键技术

前言

目前，飞机装配中使用的工具主要有两种结构形式:刚性工装和柔性工装。刚性工装设计用于制造周期长、结构开口差，不利于先进的自动连接设备和连接技术的应用。柔性工装克服了上述缺点，超越了硬性工装，具有数字化、灵活性和再利用的特点。同时，结构是开放的，便于各种自动连接设备在产品装配中的应用。广泛使用各种柔性数字工具不仅提高了飞机装配效率，而且降低了飞机制造成本，从而实现了现代飞机产品的准确装配和优化制造，大大提高了飞机装配水平。

1数字化装配模式下的工装结构

1.1柔性工装的特点和组成

柔性工具通常具有灵活性、数字化、模块化和自动化等特点。灵活性体现在快速重建和调整工具的能力上，因此一套工具可用于装配多个产品，这也是灵活工具的最基本特征；数字化的特点是广泛使用设计、制造、安装和应用的数字传输，是一种数字化装置。模块化反映在柔性工具设备中，该设备主要由具有模块化结构特点的单元组成，模块结构单元的重建实现了工具的灵活性；每个模块化单元都可以自动调整和调整，以反映灵活工具自动化的特点。灵活工具的组成可分为软件和硬件两部分。该软件主要包括控制软件、测量软件、装配仿真软件和优化计算软件。设备主要由几个模块化结构单元、数字控制系统、数字测量设备等组成。

1.2柔性工装的定位精度保证方式

柔性装配是一种数字工件，主要依赖于各个模块化单元来定位零件。模块单元的定位精度主要通过三种方式得到保证:(1)模块单元的运动调整数据以数字形式传输到NC系统。(2)控制单元的运动受到严格控制。(3)模块单元就位后，由专用锁定机构锁定。灵活装配的定位精度通常保证0.1mm，前提是给出了上述三项保证。模块位置的驱动数据可以从创建到数字控制系统的最后位置，即数字量输入的总数。数字格式驱动器数据是所有数字传输的源和基本数据，是浮动安装的高位置的安全数据。

2柔性工装关键技术

2.1柔性工装结构优化设计技术

柔性夹具是柔性的、可重复使用的夹具，但它们基本上确定它们必须具有足够的结构强度和刚度以确保放置的准确性。同时，柔性工件增加了灵活性，使得结构比传统刚性工件更复杂。为此，柔性工件特性的结构优化施工技术是柔性装配的重要技术。柔性工件的结构优化设计技术主要包括装配结构的轻量化设计优化和稳态变形分析、应用装配情况的结构模态分析、柔性工件柔性功能对模块化单元结构和结构的影响分析。

2.2先进控制技术

柔性形状的自动重组主要取决于控制技术。(1)柔性装配控制应有能力控制大量因素，特别是精确控制六轴以上。设备控制处于打开状态，伺服轴的数量可以轻松增加，数量增加不会影响控制精度。(2)柔性装配控制通过控制伺服电动机实现柔性装配中许多定位点的运动学控制。弹性工件的功能指定它通常只是应用程序中每个点的最终位置精度，而不考虑轨迹的精度。因此，柔性机床控制通常不需要多轴同步和插值。(3)为了考虑设备部件集成的趋势，需要调整柔性装配控制系统，以适应各种总线拓扑结构，使其能够与其他数控设备的控制集成。

2.3工装驱动数据生成技术

数字创作技术是柔性模具的重要功能之一。当前弹性工作的驱动数据以三种形式显示:理论驱动数据、实测驱动数据和优化驱动数据，因此数据组不同。(1)理论驾驶数据主要在部件仿真环境中生成。通过使用组件模拟技术，可以及早发现夹具应用问题，优化装配过程和路径，并基于优化的组件路径生成夹具的理论驱动数据。因此，工厂的理论驱动数据生成包括装配仿真软件的第二个开发技术。当前飞机设计和装配仿真的软件环境是CATIA和DELMIA环境。因此，基于CATIA/DELMIA的第二种开发技术是创建理论上制造数据的主要技术。(2)测试数据主要由数字测量仪提供，因此基于数字测量仪的数字测量技术是创建弹性装配实证数据的关键。(3)优化驾驶数据生成需要理论和实际数据的整合，并根据不同飞机结构的装配特性进行计算。优化的工件驱动数据主要用于飞机零件的装配和大型零件的连接。因此，研究飞机零部件装配和大型零部件连接的装配优化算法是一项关键技术。

2.4精密传感检测技术

由于飞机疲劳强度和可靠性要求的提高，飞机装配质量提高。除了严格的气动外形精度外，装配过程中主要装配部件的应力等级成为评价现代飞机装配质量的重要指标。尤其是当飞机结构刚度增加时，主装配的应力等级直接影响飞机的结构强度和疲劳强度。因此，确定飞机主载荷结构的应力水平很重要。飞机装配中载荷试验的要求使得先进的传感器技术成为柔性装配的关键技术之一。直接在飞机部件中确定零件的应力级别仍然很困难。但是，通过将传感器集成到夹具中并测量应力和装配过程中应力的位移变化，相对容易反转零件的应力和应变。同时，传感器检测组件集成到夹具中。通过与控制器集成，夹具运动可在装配过程中适应传感器检测元件的测量，从而使柔性夹具成为被动的“自适应”夹具，从而减少或消除预定装配应力。为此，柔性装配结构和应用特性的传感器检测技术也是柔性装配的重要技术。

结束语

总的来说，飞机装配是一项复杂和困难的任务，需要有关人员的专门知识和技能。目前中国的信息水平也很高加强各种关键装配技术的有效应用也可以提高飞机装配的数字化、智能化和工作效率。在未来的发展中，工业各部门的情报和数字化必须成为工业的发展趋势。

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