站位式飞机装配柔性生产线研究

李浩 谭雪锋 张云弟 罗军

摘 要：随着航空制造业的不断发展趋势，相同机型、不同构型任务日益增多。如何以低成本提高各种型号和小批量生产的飞机装配的生产率就显得尤为重要。柔性装配技术利用自动化生产技术、信息管理技术和制造加工技术达到新时代的发展需求。文章内容介绍了世界各国飞机装配生产线的发展历史，详细介绍了柔性装配的重要技术和研究现状，最后讨论了站式飞机柔性装配技术的特点。

关键词：柔性装配;飞机装配;站位式生产线

1飞机装配生产线发展趋势历程

随着航空业的快速发展，市场对飞机的需求大大增加。工作环境是用固定的工位配置上较为刚性的工装，用手工定位、打孔、装配为主导的人工操作步骤。传统的固定式的站位式飞机装配生产线，现在已经不能够满足飞机市场的需求。在这种情况下，飞机装配生产线已经从传统的固定式的手工装配和单站位的装配方式逐步改进为多站位装配，并按照一定的节奏移动，精准化的站位式装配流水线。站位式的装配生产线的出现，使飞机装配的效率越来越高，大大降低了装配成本，对飞机研发和批量生产具有长远的现实意义[1]。1980年至今，随着销售市场对飞机产品人性化要求的不断提高，飞机产品呈现多品种、小批量生产、高品质规范，以更好更高效地融入市场。因此，现阶段有必要对飞机组装生产线进行持续深入的改进。

2柔性装配技术分析

飞机柔性装配技术是根据设计产品特性的全数据量定义，充分利用柔性装配整体规划、智能柔性工装、信息集成技术，对飞机进行精确定位和装配的装配技术。根据国外柔性装配技术的实际效果分析，柔性装配飞机装配生产线能够使装配更加高效和精度，从而减少装配的周期时间。柔性装配技术具有生产时间更短、产品质量高、对操作人员依赖弱等优点[2]。下面对柔性装配生产线必须具备的技术构成进行简单的分析（如圖1所示）。

2.1柔性装配信息集成技术

基于产品数据信息智能管理系统PDM，协调设计端开展面向装配的智能飞机产品进行加工设计，对装配过程的装配过程进行整体模拟仿真规划、可组装性分析，应用仿真结论进行柔性工装设计，完成飞机设计方案、加工工艺、工装、组装的整个数据传输数据信息，配合各种优秀的装配机电一体化装备数据采集和控制代码指令的下发，以达到对飞机装配系统中部分的信息数据管理以及集中控制。

2.2飞机柔性装配总体规划的技术性

在对具有数据量的飞机装配规划进行数据传输的前提下，根据对设计方案、制造、输出精度分布和技术协调等柔性装配影响因素的分析，对各种因素和偏差进行预测分析柔性装配危害及整个装配过程仿真，完整的预测分析和控制飞机部件装配的总偏差。采用多种优良的装配连接机械设备，完成整个装配过程的数据传输及其零部件的自动化技术连接，确保所有装配生产线的全自动高效运行，确保产品质量。使用智能检测武器装备，在整个装配过程中进行精准测量与协调，确保装配精准度。

2.3数字化柔性工装技术性

在飞行器数据信息传输的前提下，探究使用柔性工装的模块化设计和参数化，完成了工装的快速响应、快速重构及其数字化精准定位，与此同时，柔性工装能够可重构特性使按照单一模型规划的生产线在一定程度上可以集成到生产线中，进而有效地完成生产线更新改造的低成本，提高复用率。

3站位式飞机柔性装配生产线研究

基于对飞机装配线发展历程、海外装配技术发展和柔性生产线技术特点的探究，柔性装配线可以合理地融入制造订单信息的可变性。站位式生产线整体规划，将飞机装配的工作区分为多个装配单元，再加上柔性装配生产线的技术性，完成了工艺资源的快速调整，可以迅速改变生产线的生产方式，使一条生产线达到一定程度的多种机型混线制造。使飞机生产能够达到多种类、小批量的生产条件。站位式的柔性装配生产线的关键特性包括以下多个层次：

（1）选择数字化3D、柔性装配技术方法，分析各种飞机零部件的装配顺序和调整方案，输出精度分布，自动钻铆生产技术，柔性工装，机械设备，刀量仪器、专用工具和装配内部环境等，对生产过程进行柔性装配数据全过程的可视化仿真和模拟，对整个装配过程进行全过程数据传输，充分体现真实全过程灵活组装和改善飞机的工作条件。实现装配调整的目的。

（2）选用数字式柔性工装控制系统。数字化柔性工装是柔性装配技术的良好支撑点。其关键组成部分适合调整或部分重组。保证一套工装可以集成到同一系列的产品和不同的型号中要求装配精度定位，同时装配精度也有了很大的提高。在柔性工装设计过程中，全面承担设计产品对装配质量的要求，贯彻柔性装配质量管理的核心理念，为装配质量管理提供基础。

（3）充分利用各种优良的装配和连接设备，例如，柔性化能够重铸打孔单元、可改造末端的执行器、大型部件集成连接服务平台等技术装备，确保柔性制造的装配质量和装配效率，加上数字化3D，灵活的装配工艺技术数据信息，进而完成整个装配工艺的自动化技术。

（4）充分利用数字化检测装备，实时准确获取装配目标的规格等主要几何参数，整合结构数字3D、柔性装配工艺技术数据信息，准确获取装配目标的位置信息，为所连接的设备提供了极好的理论值和具体准确的测量值，为柔性装配全过程中精确、和谐的装配操作提供了调整依据[3]。

（5）选择信息化管理方式，集成柔性化工装、优秀装配连接设备、数字化检测仪器和制造辅助机械设备，实时收集各类优秀数字化装备的反馈数据信息，整合数字化3D、柔性装配工艺设计和输出规范，对各种数字化装备进行全面管理，完成人、设备、商品之间的信息沟通，在市场上构建数字化的站位式柔性装配生产线。并完成整个机械装配整个过程的合理操控。

4结束语

站位式飞机柔性装配生产线在提高装配装的利用率方面具有很大的优势。可快速解决因制造订单信息多变而导致生产现场周期时间增加的问题。同时，柔性装配技术选用了许多优秀的软硬件系统软件，极大地促进了组装效率的提高。因此，站位式的飞机柔性装配生产线响应不同订单信息产生的同型号、不同规定，改进改装飞机生产的日常任务或改进同型号飞机的管理方法和调整。生产线可以在短时间内快速重新布置，组织进行生产组装，装配生产线的反应能力提高，完成对客户市场需求的快速反应，使的公司生产组织能力和适应变化的能力不断提高。促使航空制造业正朝着模块化、集成化、智能化、经济和绿色化发展。

参考文献：

[1]罗鑫，阮亮.脉动式生产线在飞机总装中的应用探索[J].现代制造技术与装备，2019（07）：150-152.

[2]郑谐.基于遗传算法的飞机脉动式装配线平衡问题研究[D].贵州大学，2017.

[3]段胜文.飞机脉动总装线生产物流布局方法研究[D].南京航空航天大学，2016.