飛機(jī)工藝裝備作為保證飛機(jī)制造和裝配精度的專(zhuān)用設(shè)備，在飛機(jī)生產(chǎn)中起著重要作用，難以滿(mǎn)足飛機(jī)多品種小批量生產(chǎn)模式的發(fā)展需求。標(biāo)志和制造周期、開(kāi)發(fā)成本高、開(kāi)度差、應(yīng)用單一，因此如何縮短準(zhǔn)備周期，滿(mǎn)足飛機(jī)部件結(jié)構(gòu)變化，降低生產(chǎn)成本，快速響應(yīng)飛機(jī)裝配過(guò)程，實(shí)現(xiàn)FLE。飛機(jī)裝配制造業(yè)的快速、快速發(fā)展，已成為飛機(jī)制造企業(yè)的技術(shù)瓶頸和研究熱點(diǎn)。

柔性模具技術(shù)是基于產(chǎn)品數(shù)字化尺寸的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。使用可重構(gòu)的模塊化、數(shù)字化和自動(dòng)化的化學(xué)裝配系統(tǒng)，可以避免或減少特殊的固定框架和夾具{ 1 }用于各種部件和部件的設(shè)計(jì)和制造。因此，通過(guò)靈活的工具的應(yīng)用，飛機(jī)的制造時(shí)間?？梢钥s短FT裝配，提高質(zhì)量，減少模具的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)一種多用途的制造模式。

隨著國(guó)外飛機(jī)裝配技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)航空企業(yè)開(kāi)始開(kāi)發(fā)和應(yīng)用柔性技術(shù)。以波音公司和空客公司為代表的兩個(gè)國(guó)際民用飛機(jī)制造企業(yè)，柔性技術(shù)工裝得到了廣泛的應(yīng)用，國(guó)外典型的柔性模具結(jié)構(gòu)有3種主要形式。

多點(diǎn)真空吸力式柔性工裝是一種由真空吸盤(pán)構(gòu)成的柱形模塊單元構(gòu)成的夾具結(jié)構(gòu)，柱單元由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)3個(gè)空間方向的任意位置移動(dòng)，通過(guò)柱單元的控制運(yùn)動(dòng)和自適應(yīng)傾斜AD。真空吸盤(pán)的設(shè)計(jì)，可產(chǎn)生均勻分布的吸附晶格，與任何產(chǎn)品的曲面一致，通過(guò)真空吸盤(pán)的吸附夾緊作用夾緊和固定產(chǎn)品，當(dāng)產(chǎn)品形狀改變時(shí)，形狀為AN。吸附點(diǎn)陣D的總體布局自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和定位要求，從而降低了綜合成本，縮短了模具的開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的精度。

根據(jù)產(chǎn)品不同的裝配方式，多點(diǎn)真空吸盤(pán)柔性工裝可分為水平、垂直和環(huán)形結(jié)構(gòu)，垂直和環(huán)形結(jié)構(gòu)工裝主要用于機(jī)身面板組件的裝配，而水平結(jié)構(gòu)則用于復(fù)合材料的水平和垂直翼的裝配，根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)要求，多點(diǎn)真空吸盤(pán)柔性加工可分為多軸和單軸結(jié)構(gòu)。圖1是一種多點(diǎn)狀真空吸盤(pán)式柔性工具。

決定結(jié)構(gòu)柔性工具適用于飛機(jī)壁板和翼梁的裝配。如圖2所示，美國(guó)電觸頭公司開(kāi)發(fā)的高速鉚接系統(tǒng)的柔性裝配框架已成功應(yīng)用于A330／340、A319／320／321和A300飛機(jī)翼板的裝配。結(jié)構(gòu)單元柱，并由決定因素獨(dú)立分配，柱單元配備三維可移動(dòng)調(diào)節(jié)夾緊單元，通過(guò)調(diào)整夾緊單元的位置可完成不同產(chǎn)品部件和部件的裝配。

由于行列式結(jié)構(gòu)柔性裝配工裝的分布和開(kāi)放是獨(dú)立的，易于與自動(dòng)鉆鉚機(jī)集成，形成自動(dòng)化的柔性裝配平臺(tái)。

自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)主要由數(shù)字式定位器、激光測(cè)量系統(tǒng)、綜合控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件組成，對(duì)控制系統(tǒng)的控制指令和測(cè)量系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行了比較和控制，并對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行了控制。根據(jù)需求，定位器被驅(qū)動(dòng)到理論位置，該自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)定位精度高，自動(dòng)化控制能力強(qiáng)，能適應(yīng)不同尺寸飛機(jī)零件的裝配。

（1）柱結(jié)構(gòu)的自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其工裝布局為分散式和開(kāi)放式，定位器向上支撐以調(diào)整和定位飛機(jī)部件，定位器通過(guò)過(guò)程支撐與飛機(jī)部件連接。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)方向的X，Y和Z。工具結(jié)構(gòu)不需要重新設(shè)計(jì)。飛機(jī)部件的支撐、調(diào)整和定位可以通過(guò)協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)同一類(lèi)型的3個(gè)或多個(gè)定位器來(lái)完成，但由于其承載能力小，主要用于裝配軍用飛機(jī)等中小型結(jié)構(gòu)飛機(jī)。

（2）塔架結(jié)構(gòu)的自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)大，具有與伸縮臂相同的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)部分。它能支撐和驅(qū)動(dòng)飛機(jī)部件從一側(cè)到另一側(cè)，承載能力為{ 2 }大。

（3）混合結(jié)構(gòu)的自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其定位器不直接與飛機(jī)部件連接，而是通過(guò)支架連接并由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以調(diào)整飛機(jī)部件的位置和姿態(tài)，從而完成飛機(jī)裝配。結(jié)構(gòu)具有良好的受力狀態(tài)和較小的變形。它可以應(yīng)用于大型飛機(jī)的裝配，例如波音787最終裝配所使用的工裝設(shè)備（圖3）。

在飛機(jī)裝配過(guò)程中，中國(guó)的大多數(shù)制造商仍然采用傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)專(zhuān)用工裝，在飛機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)中，由于飛機(jī)外形復(fù)雜，不同類(lèi)型的飛機(jī)或同類(lèi)型的不同結(jié)構(gòu)的工藝裝備。必須是不同的，采用傳統(tǒng)的工裝，模具的數(shù)量，成本高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。同時(shí)，采用模擬傳輸方式來(lái)協(xié)調(diào)飛機(jī)裝配。自動(dòng)化水平低，數(shù)字水平弱，飛機(jī)裝配精度和效率難以保證。

近年來(lái)，一大批大型生產(chǎn)制造企業(yè)、科研院所和科研院所對(duì)零部件的柔性裝配進(jìn)行了大量的研究，如后翼機(jī)身結(jié)構(gòu)的數(shù)字化柔性裝配系統(tǒng)，這是由沈飛公司研究和設(shè)計(jì)的。柔性工具平臺(tái)采用分體式結(jié)構(gòu)改變支撐框架，可重新設(shè)置高度或增加重置單元，更換輔助骨架梁等，從而實(shí)現(xiàn)同一族的設(shè)計(jì)要求和修改后的裝配要求。CTS { 3 }西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的一套數(shù)字式柔性工裝系統(tǒng)在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下完成了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的X、Y、Z 3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了某型號(hào)4種襟翼產(chǎn)品的定位{ 4 }。一個(gè)可重構(gòu)的配置單元是由北京航空航天大學(xué)和沈飛公司設(shè)計(jì)的。在此基礎(chǔ)上，提出了一種柔性多點(diǎn)柔性裝配框架，如圖4 { 1 }。西北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一套機(jī)身壁板部件裝配工裝。設(shè)計(jì)了相關(guān)的軸承柱，真空吸盤(pán)定位和專(zhuān)用定位器，通過(guò)伺服電機(jī)控制調(diào)整完成了裝配{ 5 }?？睖y(cè)技術(shù)它缺乏自主研發(fā)的能力，模具結(jié)構(gòu)單一，大部分只能實(shí)現(xiàn)局部柔性，數(shù)字化程度低，難以滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)的需要。

現(xiàn)代柔性工裝不僅是一種簡(jiǎn)單的剛性結(jié)構(gòu)工裝，而且還與數(shù)字控制、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、先進(jìn)測(cè)量、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和仿真相結(jié)合，柔性工具的關(guān)鍵技術(shù)已成為飛機(jī)研究的重要領(lǐng)域。奧林。

（1）柔性工裝模塊化技術(shù)，柔性工裝是由一系列可重構(gòu)模塊化單元組成的工藝裝備。每個(gè)模塊化單元對(duì)應(yīng)于工具的特定功能。每個(gè)模塊還可以單獨(dú)設(shè)計(jì)一組模塊。根據(jù)實(shí)際裝配情況，從裝配集中選擇所需的模塊，實(shí)現(xiàn)模具的快速可重構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)柔性裝配，因此柔性模具的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。靈活的模具設(shè)計(jì)。模塊單元可以被設(shè)計(jì)或組合使用。對(duì)于類(lèi)似的產(chǎn)品，工具的功能結(jié)構(gòu)是相同的。設(shè)計(jì)了專(zhuān)用模塊單元，利用通用裝配模塊完成了模具的設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，可以組合不同功能的模塊，實(shí)現(xiàn)模具所需的功能。

（2）柔性?shī)A具的夾緊定位技術(shù)。模具的柔性不僅體現(xiàn)在其對(duì)產(chǎn)品變化的快速響應(yīng)上，而且體現(xiàn)在夾緊和定位機(jī)構(gòu)的應(yīng)變能力上，面對(duì)裝配的不同夾緊方法和夾緊結(jié)構(gòu)。柔性?shī)A具定位方案直接決定了柔性裝配技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)。

（3）柔性工裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，與一般剛性工具相比，柔性工裝更為復(fù)雜，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了其具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性，從而完成了氣動(dòng)裝配。為了保證裝配要求，提出了一種合理可行的模具結(jié)構(gòu)方案，因此柔性模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是柔性模具關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分。

（4）柔性工裝模擬試驗(yàn)技術(shù)，柔性工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類(lèi)繁多。柔性模具設(shè)計(jì)完成后，通常對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)仿真，以檢測(cè)其強(qiáng)度和剛度，同時(shí)結(jié)合輕量化技術(shù)，對(duì)裝配工裝、操作平臺(tái)和刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)柔性工具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了柔性模具的精確快速仿真，仿真的另一目的是模擬柔性工具和產(chǎn)品的裝配過(guò)程，檢測(cè)裝配中是否存在干擾，正確地進(jìn)行裝配。裝配順序，以及產(chǎn)品進(jìn)出口方式的合理裝配關(guān)系。


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