飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用

郑鹏宇

（中航飞机股份有限公司科技与信息化部，西安710089）

1 引言

在科学技术突飞猛进发展的背景下，世界各国都在加大科研力度。飞机制造业作为代表我国科学水平的重要组成部分，飞机装配技术也得到了创新。柔性装配方法作为一种新兴技术，对提高飞机装配效率与质量有着显著的意义[1]。

2 飞机柔性装配技术简介

飞机柔性装配技术是一种新兴技术，它可以实现模块化装配，能够满足飞机快速发展的需求。飞机柔性装配技术是基于自动化技术和电子技术而形成的，既融合了自动化的优点，又降低了装配成本，提高了装配的效率。传统的飞机装配技术刚性太强，装配不方便，装配精确度不高，而柔性装配技术恰好可以弥补这些不足，对于飞机制造业的发展起到了巨大的推动作用。柔性装配技术刚出现时，主要是在波音777 飞机装配中应用，借助三维模拟的手段来实现预装配，飞机的装配技术得到了显著提高。随着柔性技术的不断发展，如今该技术已普遍应用于各类飞机装配中[2]。

3 飞机柔性装配的发展背景

3.1 基于数字化测量技术的发展基础

飞机柔性装配技术是在数字化测量技术的基础之上发展起来的，既含有数字化技术的优点，又有自身的优势，提高了项目参数，提高了装配质量。特别是在系统的设计和测试过程中，柔性测试机制主要是针对激光跟踪检测技术以及室内全球定位系统技术，利用两者的结构参数，提升测量的范围以及精度，确保整体项目运行结构具有较强的机动性。

3.2 国内外飞机柔性装配项目的差距

虽然我国在飞机装配中已经开始采用飞机柔性装配技术，但是由于该技术在我国发展还不成熟，因此技术水平和国外相比还有一定的差距，主要体现在三个方面：第一，在理论与应用方面，我国尚缺乏对相关运行参数的考量，导致飞机装配设计与实际装配需求不符；第二，我国在应用数字化装配技术方面还缺乏系统性的研究，与国外相比具有很大的差距，尤其是在二维与三维之间的结构建设，还有很多不足；第三，我国对柔性装配技术的重视度还不够，对相关研究进展了解不全；第四，我国的柔性转配设备还需要进一步优化，从而顺应装配生产线的实际需求。

4 飞机数控柔性多点架型装配原理

数控柔性多点型架是在已有刚性型架结构的基础上，多加16 个可重构调形单元，在可重构调形单元上增加卡板定位支点，通过在竖直方向与水平方向的运动对可重构调形单元进行准确控制，达到卡板定位支点准确重构调形，充分利用装配型构架作用，确保完成多个壁板类组件的装配。可重构调形单元结构在水平方向和竖直方向上的移动原理不同，水平方向的移动依靠的是电机驱动齿轮，而竖直方向的移动依靠的是电机驱动滚珠丝杠。数控柔性多点型架实现调型主要是先建立数控柔性多点型架的三维数字样机，然后对其进行预装配，同时筛选出卡板定位的主要部位，建立一个CATIA 数模，并对其进行科学分析，分析完成后生成数控代码，获得相应的软件系统，并借助NCFF 来对软件进行控制，从而实现卡板的装配。在飞机整个运行过程中，数控柔性多点型架的应用实现了调形定位数据全数字量传递目标，提升了系统的定位精确度[3]。

5 飞机柔性装配技术在飞机装配中的应用

5.1 飞机大部件的柔性装配

对于飞机大部件来说，使用传统的装配技术不仅操作不便，而且也很难保证精确度，而使用柔性装配技术则可以实现自动化装配，并且能够有效提高装配效率。飞机大部件的柔性装配弥补了传统人工装配的缺点，减少了劳动力，节省了装配时间，在很大程度上推动了飞机制造业的发展，为飞机制造业带来了巨大的经济效益。

5.2 飞机柔性装配中的定位和打孔技术

首先来看飞机柔性定位技术，该技术在运作时由于依赖的是精密的测量装置，因此可以保证定位的精确度，但是其装配的效率相对来说偏低，因此并没有得到广泛应用，多用于机型的研发。再来看柔性打孔技术，该技术与柔性定位技术相比，应用更加广泛，其可以大批量地生产飞机部件，并且生产的效率很高，即使是一些制孔比较困难的材料，其也能够轻松完成，因此该技术非常受欢迎，很多国外飞机制造企业都采用此技术进行打孔。

5.3 飞机总装柔性对接技术

在进行飞机总装时，柔性对接技术主要是通过建立柔性装配对接平台来完成高精度的装配，通常对接平台由两大部分组成，一部分是千斤顶，具有自动化特点，另一部分是各种高精密度的测量定位装置，与传统的固定装配相比，飞机总装柔性对接技术更加自动化，并且适用于多种尺寸的飞机装配，显著提高了飞机装配质量。此种装配对接平台已经在国外大型飞机制造厂商中得以应用，其定位形式可以分为以下三种：第一，柱式结构，此种定位结构的形式较为类似Pogo 柱的形式，实现了对于飞机的定位和支撑，每台定位装置依靠伺服控制系统实现在X、Y、Z 三个方向的控制，通过在飞机制造中采用几台就可以实现对飞机大部段的精确定位；第二，塔式结构，此种结构相较于柱式结构在承重力方面具有较大的优势，其采用的是伸缩臂侧面调整的方式，具有较强的可操控性；第三，混合定位方式，这种定位形式和柱式结构、塔式结构有很大的不同，对接主要依靠托架，在对机体进行调整时具有自动化功能，并且能够保持每一个部位均匀受力，一般该形式多用于大型复合材料机体的装配。

6 飞机柔性装配技术的展望

当前，国内军机产品的数字化设计与零件制造技术发展迅速，但是装配技术作为飞机制造的关键，还停留在二、三代机的制造水平，与其他军机制造技术相比严重滞后，已成为军机型号快速研制和生产的瓶颈。现代柔性装配技术取代传统装配技术已经成为时代所趋，各种部件的精准制造为飞机柔性装配奠定了技术基础。随着社会的不断发展，社会对飞机的质量、功能等将提出更高的要求，数字化柔性装配技术将成为未来飞机装配中的主流技术，因此，必须对柔性装配技术进行创新，优化柔性装配生产线，主要体现在以下三个方面：

第一，创新柔性装配技术是满足现代飞机制造业需求的必然趋势，只有不断优化柔性装配生产线，才能提高飞机装配的精确度，提高整体装配质量。

第二，创新柔性装配技术能够有效将数字化技术的优点扩大化，便于尽早解决目前飞机装配中遇到的困难和瓶颈。

第三，通过发展柔性装配生产线，可建立飞机柔性装配多系统异构测量平台和集成检测系统，形成数字化装配模式下的新质保体系和产品检测机制，进而完成大尺寸的动态测量，同时保证各个环节都能无缝衔接，避免出现脱节现象，促进飞机制造业的快速发展。

7 结语

综上所述，在科学技术快速发展的背景下，飞机制造业作为体现我国综合实力的重要组成部分，面对日益增多的社会需求，应当加大创新力度。对于飞机装配来说，应积极采取柔性装配技术，借助数字化技术测量，提高飞机装配的准确度和效率，降低装配成本，增加经济效益，进而促进飞机制造业的进一步发展。