飞机柔性装配应用及关键技术分析

飞机数字化柔性装配工装技术

作者：刘先彬

来源：《经济技术协作信息》 2018年第12期

精确度较高是飞机制造以及装配过程的明显特征、人工手动、机械自动以及装技术是其主要发展阶段。在全新的发展时期，柔性装配工装技术一种成为核心技术支撑飞机制造以及装配过程的顺利开展。数字化、自动化以及信息化等多方面科技元素是柔性装配工装技术不可缺少的部分，为在真正意义上促使柔性装配工装技术得以提升必须实现对上述因素的充分考虑。这对我国飞机行业的制造以及研发的进步有极大的促进作用。

一、柔性装配工装技术的概念

人工装配是传统装配技术的主要特征，经过几百年的发展才逐步实现向近代机械设装配的转变。通过对后工业化时期进行分析可以发现，在计算机、仿真以及模拟等技术的大力推动之下柔性装配工装技术逐步成为装配技术发展的主要趋势与方向。

促使自动化装配工作技术得以实现就是柔性装配工装技术的实质与目标。在实际针对产品进行一系列的设计、研发以及制造过程中我们必须实现对产品数字化信息的全面掌握，并在科学重组装配工装环节模块化的基础上促使自动化装配工作技术得以实现。

为在真正意义上统一上下游操作必须得到柔性装配工装技术的统一，成本低以及加工周期短是柔性装配工装技术的显著优势与特征，装配工作的质量可在这一过程中得到明显提升．同时可从根本上实现对装配工作效率的保障，这也是全新的发展时期装配工作技术发展的主要目标与需求。

二、飞机装配中应用柔性装配工装技术的特点

飞机组件以及产品在尺寸上相当巨大，进而对重量以及精度有较高要求。如果在这一过程中使用传统的人工装配技术或者机械装配技术一定会导致工装出现一系列问题，其中主要包括效率、质量以及安全等。在实际工作中实现对柔性装配工装技术的使用是改善上述现象的重要手段。

在了解飞机组件尺寸、重量以及精度方面我们也可借助柔性装配工装技术的利用，这不仅可促使飞机装配环节得到有效整合，同时还可促使柔性装配工装技术的作用与价值得到最大限度的发挥。

航空航天领域机器人化智能装配技术综述

摘要：航空航天工业的发展直接代表和衡量了一个国家的科学技术水平和综合国力，而在航空航天产品制造领域除了先进技术、设计外，最为重要的就是装配制造，装配制造水平直接影响了航空产品的成本、投产周期和质量。尤其航空航天产品结构复杂，精度要求高，对于装配制造提出了更高的要求和标准，而机器人化智能装配技术的出现，则为航空航天产品装配提供了更为有效的工具和方法，有效促进了装配效率、精度和质量的提升。因此，文章就对航空航天装配中机器人化智能装配技术中的关键技术和相关应用进行了探讨分析，以供参考。

关键词：航空航天；工业机器人；智能装配；关键技术

引言

航空航天零件的结构非常复杂并且大小不同，在装配作业过程中难度较大，同时由于任务要求不同，经常会遇到狭小空间作业的情况，这就给利用通用工装设备开展自动化装配造成了困难。所以在当下航空航天领域，零部件装配中多采用人工装配，而人工装配的精度、效率、质量等都难以得到有效保障，严重制约了航空航天工业的发展。而随着现阶段机器人技术不断成熟，通过机器人装配可以获得更高的自动化程度和精准度，并且其在灵活性、适用性等方面也有了较大的提升，能够与大行程龙门行车、AGV作业平台等形成有效配合，进而实现高柔性、高自动化、高精度的智能化装配作业[1]。所以在当下航空航天领域，对于机器人智能装配技术的研究也在不断增多，相关技术和设备也在不断成熟，为航空航天事业的发展做出了有效贡献。

1工业机器人简介

工业机器人通常分为控制、驱动和主体三部分，主体部分主要模拟人体的动作，比如抓取、搬运等动作；控制系统则分为数据层，物理层和人机交互及部分；执行机构则包括机械臂、机械手等部分，机器人的功能性直接可以通过其动作的自由度进行体现，通常情况下机器人的自由度在三个以上，但是在现阶段部分高精度工业机器人自由度能够超过7个。而控制系统则相当于大脑，其主要控制机器人按照提前编制的程序来进行各种动作；驱动系统则相当于人的肌肉骨骼，在获得控制系统的命令后，配合执行系统来完成各项操作[2]。现阶段工业机器人技术发展极其迅速自动化程度不断提高，各种复杂的动作或者操作也可以顺利完成，所以在当下工业生产中得到了广泛应用，已经能够代替人类来进行各类操作。除此以外，机器人也可以结合实际工业生产需求，由技术人员手动操控。与人工操作相比，工业机器人在工作效率、准确度等方面都有着较大的优势，因此在当下装配、搬运、喷涂、包装等工业生产中工业机器人的应用越发普遍。

飞机数字化装配技术发展与展望

摘要：航空工业正在朝着精度，效率高，成本低和柔性化发展。零件数量不断增加，精度要求不断提高。制造过程中的微小偏差和波动，以及装配过程的基本特征，都可能严重影响产品性能，降低性能，导致高能耗。飞机部件作为组装模型的数字组装涉及测量，调试和控制。在自动化和数字化领域，来自清华，浙江大学和中国航空技术研究所的代表开发了数字装配技术，以满足下一代飞机装配要求。

关键词飞机数字化；装配技术；发展趋势

飞机数字化装配技术的发展趋势包括飞机设计、零部件制造、自动钻铆、互换协调、先进的数字测量和检测、计算机软件等先进的技术和设备，它是高科技的，是机械、控制、电子等管理和信息化领域的多学科一体化。由于飞机装配复杂性和精度，柔性装配已成为数字飞机装配技术的重要组成部分，智能飞机装配技术已成为飞机装配技术的新发展方向。飞机智能装配技术的研究将为中国航天企业提升智能装配制造水平发挥重要作用。

一、现代飞机装配工艺技术现状

现代飞机装配技术包括制造零件和部件并将其成品半成品的组装。这是一个完整的，复杂的和重要的装配。在装配中，对技术要求很高，装配后有检查过程，以保证装配质量。设计和装配过程需要大量投资和高科技。飞机在中国的国防和安全中发挥着非常重要的作用，其装配受到国家和人民重视。

1.非模块化技术装配。规划分配这些组件可以在组件之间轻松组装，组装成大型组件，上交总部组装，此方法的实现技术增加了组件之间的依赖关系。在装配过程中，装配线长、复杂、混乱，飞机的质量得不到保证。与发达国家相比，中国在飞机装配技术方面存在巨大差距。由于时间和人力的限制，飞机零部件的装配效率相对较低，质量明显低于发达国家。 2.缺乏机械设备。在装配过程中，大部分工作都是手动完成的，较多缺乏机械设备，生产率在很大程度上取决于人工完成。由于装配过程中缺乏大量的机械设备，手动操作会严重影响飞机组装过程的质量，在飞机运行过程中造成严重的损失。

1 附件1

2012年度国家商用飞机制造工程技术研究

中心创新基金项目详细介绍

一、民用飞机平尾壁板时效成形建模仿真与参数优化

1.研究目标

针对民用飞机平尾壁板蠕变时效成形的工艺特性和工艺特点，建立某铝合金材料跨尺度的时效成形本构模型，构建铝合金材料时效成形有限元分析平台，分析工艺参数对时效成形的影响规律，掌握满足强度和疲劳寿命等服役性能的时效成形工艺参数和关键技术，为铝合金整体壁板时效成形的工程应用奠定基础。

2.研究内容

1)铝合金板料蠕变试验和力学性能试验，研究温度、时间和应力对时效成形后材料力学性能的影响规律，确定时效成形基本参数。

2)蠕变试验件的显微组织观察，研究时效成形过程中各向异性析出硬化和相分布规律以及时效强化相体积分数及尺寸的表征方法。

3)建立力场与温度场耦合作用下蠕变-时效跨尺度数学模型，并根据试验数据拟合优化本构模型参数。

4)应用铝合金材料蠕变-时效跨尺度本构模型，建立时效成形有限元分析模型，研究温度、时间等因素对成形后板料屈服强度及回弹的影响规律。

5)进行试验和测量分析，修正本构模型以实现对成形和回弹的准确预测。 2 3.预期成果

1)铝合金材料跨尺度的时效成形本构模型；

2)铝合金材料时效成形有限元模型；

3)铝合金材料时效成形件的服役性能和工艺参数；

4)缩比尺寸典型样件一件；

5)培养硕士研究生 1-2名；

6)国家发明专利1项；

7)发表SCI/EI论文3篇。

二、民用飞机防护涂层工艺性能与环境因素变化的关联性研究

1.研究目标

综合对比研究水基防护涂料与溶剂型涂料的工艺性能。重点开展水基防护涂料的工艺性能研究，获得水基防护涂层受温湿度等环境条件影响时的涂层性能。同时针对不同表面处理工艺，研究飞机常用涂层体系性能与施工环境影响关系，依据相应的材料规范开展耐腐蚀性能、耐溶剂、粘接等性能的检测，获得施工工艺环境与性能相应关系，得到多种涂层的固化曲线。

2.研究内容