飞机装配定位方法及其应用案例

柔性定位技术在飞机装配中的应用【摘要】在现代飞机的制造装配环节，“柔性装配定位技术”已经成为了研究重点，对于提升飞机装配的生产效率、产品质量而言意义突出。

考虑到柔性装配工装在整体结构形式和元件定位方式上都比传统装配方式更加复杂，因此对于相关工艺方法展开技术探讨能够给今后的实践环节提供一定的技术支持和参考。

【关键词】柔性定位技术；飞机装配；应用0.引言飞机设计和制造具有非常大的难度，而且整个周期比较长，零件加工数量多，且装配的复杂性和难度都很高。

作为飞机制造环节的主要组成部分，飞机装配会将大量的零件按照图纸和技术要求进行组合，将其进行连接。

但飞机结构件在装配环节可能会出现变形或其它技术缺陷，因此柔性定位技术的出现可以合理地解决此类问题，提升装配精度。

1.装配定位技术的有关研究现代的飞机机身壳体一般都进行了有效加强，属于“半硬壳式结构”，由纵向构件、横向构件、外蒙皮所组成，机身的典型结构当中（以民用飞机为例），包括薄蒙皮、半硬壳结构，整个机身也包含机头、前机身、中机身、后机身和尾椎等各个部分。

1.1 传统装配定位传统装配定位方法是通过模拟量的形式来传递数据，并按照定位夹紧件的作用特点划分为外形定位、接头定位，最终目的也是为了让飞机的气动外形、性能处于较为稳定的水平。

外形定位以外卡板定位和内型板定位为主，而接头定位则会按照产品对于接头的结构形式来设置接头定位器，确保飞机部件、段件对接接头的协调功能。

传统装配定位方法当中，划线定位、基准工件定位、装配孔定位和装配夹具定位都是可参考方式。

1.2 先进装配定位先进装配定位包括了本次研究当中的柔性定位技术，该技术主要是采用柔性可调节的数字量传递模块化定位夹紧单元来完成装配过程，自动化控制系统的定位精度非常高，并且采用空间位姿可调的模块化定位器来实现空间定位、电位的变化。

现阶段，国内飞机装配水平的不断提升使得数字化定位技术、特征定位技术和柔性定位技术在装配环节的应用频率变得越来越高，以柔性定位技术来说，主要功能在于实现部件装配，如机翼翼梁装配、某些协调要求较高的骨架零件装配等，这种定位方法相比于传统的装配定位方式，优势在于减少了工装并简化了整体的结构，装配效率显著增加。

一、飞机装配定位方法及其应用案例飞机装配过程一般是由零件先装配成比较简单的组合件和板件,然后逐渐地装配成比较复杂的锻件和部件,最后将部件对接成整架飞机;机翼和机身具有不同的功能,故结构不同,所以要设计成两个单独的部件,发动机装在机身内,为便于更换,维护和修理,将机身分为前机身和后机身,鸵面相对于固定翼作相对运动,故划分为单独部件,某些零件设计有可卸件,以便维护,检查及装填用;在装配过程中首要问题是要按图纸及设计要求确定零件,组合件之间的相对位置,即进行装配定位;;定位方法是完成在装配过程中定位零件、组合件的手段,包括基准件定位法、画线定位法、装配孔定位法和装配型架定位法四种常用的定位方法：1、用基准零件定位待装配的零件、组合件以基准零件、组合件或者先装的零件、组合件来确定装配位置;这种装配定位方法简便易行,装配开放,协调性好,在一般机械产品中大量使用;基准零件一般是先定位或安装好的零件,零件要有足够的刚度及较高的准确度,在装配时一般没有修配或补充加工等工作;在飞机制造中,液压、气动附件以及具有如图1-1所示,连接框和长行用的角片可以预先装在长行上,然后按角片确定框的纵向位置,或者在骨架装配时按框和长珩定位角片;这种基准件定位法要求基准件位置准确、刚性强,多用于小零件和小组合件的定位,方法简单、方便;2、用画线定位即待装配的零件按画在零件上的线条确定装配位置,如图1-2所示,角材位置按腹板上划线定位;这种定位方法准确度较低,一般用于刚性较大,无协调要求和位置准确度要求不高的零件定位；还有此方法工作效率不高,容易产生差错,所以在飞机研制阶段为了减少工艺装配数量,采用这种方法定位零件,在成批生产中作为一种辅助的定位方法3、用装配孔定位即是把相互连接的零件、组合件分别按一定的协调手段,具体过程如下：装配以前,在各个零件的部分铆钉位置上一般是每隔400mm左右钻一个装配孔,孔径比铆钉孔径小预先按各自的钻孔样板分别钻出装配孔,装配时个零件之间的相对位置按这些装配孔设置;如图1-3所示;其中,孔称为装配孔;装配孔的数量取决于零件的尺寸和刚度,一般不少于两个;在尺寸大、刚性弱的零件上取的装配孔数量应适当增加;这种定位方法在铆接装配中应用比较广泛;它适用于平面型和单曲面壁板型组合件装配;按装配孔定位的特点：1定位迅速、方便；2减少或简化装配型架；3开敞性好；4比画线定位准确度高;用装配孔定位的装配方法不需要使用专用夹具,故在成批生产中,在保证准确度前提下,应尽量使用装配孔定位的方法;对一些形状不是很复杂的组合件或板件,如平板、单曲度以及曲度变化不大的双曲度外形板件,都可采用装配孔方法进行装配;4、用装配型架定位最基本的一种定位方法;准确度取决于装配型架的准确度,保证装配准确度先保证装配型架的准确度;由于飞机的零件、组合件尺寸大,刚度小,因此,为了进一步提高零部件之间的协调性和互换性,确保装配准确度,在飞机装配中通常采用装配型架夹具定位来保证零组件在空间相对准确的位置关系;装配型架定位是飞机制造中最基本的一种定位方法,它除了起定位作用外,还有校正零件形状和限制装配变形的作用;一般机械产品的装配夹具是为了提高生产生产率,而飞机装配型架的主要功能是确保零件组件在空间相对正确位置;零件定位、校正零件组件的空间位置的准确度;图1-4 机翼装配型架示意图图1-4所示为机翼装配型架示意图;机翼外形由卡板定位,机翼接头及副翼悬挂接头由反映部件之间连接关系的接头定位器来定位;飞机装配中采用了大量装配复杂的型架,使制造费用大,生产准备期长,因此,在型架设计中应仔细研究各装配单元的定位方法,在确保准确度的前提下,综合采用各种定位方法,使型架结构尽可能简单;装配型架定位的特点：1装配的准确度高,有校验零件外行和限制装配变形的作用；2定位迅速、方便,可以提高装配工作生产率；3装配工作不够开敞,定位件占具空间；4保证产品达到生产互换和使用互换的要求；5生产准备周期长;5、用坐标定位孔定位,定位孔分别配置在型架和零件上而装配孔在装配的两个零件上;6、用基准定位孔定位,基准定位孔是配置在两个组合件板件或者锻件,而装配孔在两个零件上对定位的要求：1保证定位符合图纸和技术条件所规定的准确度要求；2定位和固定要操作简单可靠；3所用的工艺装备简单,制造费用少;二、飞机装配型架的作用及其应用案例型架的功用：1、保证产品的准确度及互换性;首先,应有过定位来保证零件的准确形状,这样才能保证工件在装配过程中既有准确形状又有必须的工艺刚度;其次,无论铆接、胶接、焊接,在连接中都产生不同程度的变形,装配型架要能限制工件的变形;第三,一般机械制造中保证产品互换性主要通过公差及配合制度和通用量具,而飞机制造中通过相互协调的成套的装配型架;因此型架的另一特点是成套性和协调性;2、改善劳动条件,提高装配工作生产率,降低成本;飞机装配型架关键特性具有一般关键特性的特点,同时结合飞机柔性装配型架与数字化测控制系统在飞机装配中的应用,飞机装配型架关键特性还具有一些独特的特点：1在装配型架设计阶段,根据用户需求与被装配产品特点,结合当前企业拥有的加工、制造等能力,设计产品装配型架;在设计过程中主要涉及为保证飞机产品主要尺寸和位置的定位器设计、保证产品外形准确度的定位面的设计等,初步把这些主要尺寸作为关键特性进行控制;装配型架关键特性与一般关键特性一样根据关键特性的可测量性和可控制性沿制造树逐级向下传递,形成关键特性树,同时上级关键特性由下级关键特性保证;2在装配型架安装阶段,把设计阶段定义的保证产品主要尺寸和外形准确度等定位特征作为关键特性,在主要定位结构上设置靶标点,把测量靶标点的坐标与理论坐标相比较,进行实时反馈和补偿,精确安装各种定位器;3在产品装配阶段,控制系统控制随动定位器运动到理论位置以精确定位产品,把这类通过控制系统控制的随动定位器或定位机构的精确定位也作为关键特性进行控制;航空制造业的竞争日趋激烈,人们要求飞机的承载能力更强,更高效,而交货周期却更短;为满足这些严格的要求,飞机设计师不得不寻求更先进的设计方法和工具,以提高产品质量,缩短研制周期;有限元分析方法和智能设计系统加速了产品的优化设计,使零件、组合件的设计达到了前所未有的精度;这些先进的方法和工具为型架设计方法的改进提供了技术基础;传统型架设计方法存在的问题飞机结构件尺寸大,刚度小,而制造精确度要求高;为保证产品制造精度和互换协调,飞机制造过程中采用了成套装配型架;为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位,现有装配型架采用刚性结构,而且一套型架只能用于一个装配对象,因此,飞机许多公司都采用了“确定装配”生产准备过程中需制造大量的装配型设计方法;架;由于尺寸大,结构复杂,因此,装确定装配是用来描述产品设计过程的配型架的制造周期长,成本高,而且占一个术语,其基本思想是构成产品的地面积大;传统的装配型架上要安装许多定位件,为保证定位精度,定位件的安装往往需要专用安装仪器,如电子经纬仪、激光准直仪等,工作的分散性差,安装效率低,安装周期长;一般飞机生产准备周期占飞机研制周期的１／２以上,而装配型架的设计制造是飞机生产准备的主要内容之一;减少型架的制造时间对缩短整个飞机研制周期有重要意义;为缩短生产准备周期,人们希望飞机设计完成后,生产工装很快就能投入使用,而型架设计的依据是飞机结构数据,因而传统的型架设计往往在飞机设计完成后才开始进行;实际生产过程中,在型架设计中确定装配设计方法装配对象的设计数据经常改动,导致装配型架的设计随之改动,这又延长了型架的设计制造周期;确定装配设计方法为缩短飞机研制周期,目前国外许多公司都采用了“确定装配”设计方法;装确定装配是用来描述产品设计过程的一个术语,其基本思想是构成产品的不同零件在预定义的结合面配合装配,整个装配过程不需要专门的测量仪器和复杂的测量及调整;确定装配设计方法属于面向制造和装配的设计方法的一部分,这种设计方法的潜在好处是减少工装和工具,提高装配效率,从而减少生产准备周期和制造费用;从理论上讲,这种设计方法要求零件的准确度高,不同零件“吸附在一起Ｓｎａｐｔｏｇｅｔｈｅｒ”就可保证产品装配的准确度;因此,这种设计方法必须以三维ＣＡＤ系统和智能设计为设计工具,以高精度ＣＮＣ设备为加工手段;在型架设计中确定装配设计方法的一个具体应用就是采用“销钉板”Ｐｅｇｂｏａｒｄ,比如在立柱上加工许多标准的坐标孔,有相应标准的销钉与坐标孔配合;为了定位装配对象,专门加工了许多定位用刻度板完成专用结构的设计制造,这些刻度板上也有坐标孔,专用门加工了许多定位用刻度板,这些刻度板上也有坐标孔,可以通过销钉及相应的坐标孔将刻度板定位在立柱的销钉板上;刻度板是专门针对针对装配对象的特点加工的,用于桁条等结构的定位;飞机结构和装配型架的并行设计民用飞机的结构尺寸愈来愈大,如目前最大的超大型客机Ａ３８０,双层客舱,高２４ｍ,长７３ｍ,翼展宽８０ｍ,标准机型载客５５０～６５０人;飞机结构的大型化对设计人员提出了新的挑战;由于结构尺寸的增大,设计人员需要解决承载和空气动力外形方面所遇到的许多问题,从而导致设计周期更长,设计更改更多,这必然影响工装的设计、制造周期,延长了产品的上市周期;要缩短产品上市周期,在飞机结构设计的同时就应开始工装设计,即飞机产品和飞机工装的并行设计;由于工装的设计依据来源于飞机产品数据,要在最终产品数据还未确定的情况下进行工装设计,工装的部分结构必须独立于产品数据;工装和产品并行设计的一个基本思路是改变传统的工装结构,将其划分为独立于产品数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构件两部分;装配型架的标准结构部分主要有立柱、底座、辅助支撑等,专用部分主要有用于定位桁条的刻度板、接头定位件等;专用件一般尺寸较小,设计、加工制造周期很短,并且不需专门的大型加工设备;标准结构的设计不需要最终产品数据或只需一些基本数据,因此在飞机产品设计的初期就可进行设计制造可进行设计制造,当产品最终版本发放后只需较短的时间就可完成专用结构的设计制造;标准件和专用件采用确定装配设计方法非常方便,并且不需专用安装工具,装配周期短;这样,在产品设计完成后很短时间内型架就可投入产品装配;确定装确定装配和并行设计方法在Ａ３８０壁板装配型架的设计制造中取得了巨大的成功;空中客车英国公司以三维零件实体定义和开发的智能设计系统为工具,制造工程师可以将零件几何特征很快转换为桁条定位指针,用于定位每一个桁条;装配型架的柔性设计大型飞机的装配型架更加庞大,制造周期长,占地面积大;传统的装配型架采用刚性结构,一套型架只能装配一个组合件或部件;柔性装配型架可以装配不同产品,能够减少型架数量,从而减少工装制造周期和费用,减少生产用地;柔性设计的基本思想是在型架中采用可以快速调整的机构,以满足不同装配对象的装配要求;一般型架有数个立柱,每个立柱上有多个定位件;分析Ａ３４０－６００的柔性型架的桁条定位部分可以发现;柔性型架的立柱、定位件,甚至底座都是可以移动或调整的;采用确定装配设计方法设计制造的Ａ３８０壁板装配型架有数个桁条定位在型架上;型架的立柱上有带多个坐标孔的“销钉板”上;定位桁条的刻度板通过定位梢固定在“销钉板”上;立柱上的定位指针在Z向可以通过螺纹调整,通过丝杠可以在Ｙ向移动;立柱通过底座上的导轨可作Ｘ向移动;为了保证装配对象在Ｙ向的定位,在底座上往往有多个辅助支撑;辅助支撑通过导轨可作Ｘ向移动,Ｙ向定位点可以通过调整伸缩顶杆来调整;空客英国公司制造的柔性高速铆接系统中有两套柔性装配型架,可以铆接Ａ３３０／３４０,Ａ３１９／３２０／３２１；Ａ３００系列飞机机翼上下共有１２种壁板,型架经过一定的调整,还可用于８种壁板的装配;每套型架有１０个可移动的立柱,２个围框式接头定位板,５个辅助支撑及底座;每个立柱上有一套定位系统以满足不同壁板结构的定位要求;定位系统包括４个可调节指针定位机构,其中上下２个指针从蒙皮外表面定位,中间两个指针从蒙皮内部对壁板定位;大型飞机装配型架在飞机研制过程中占有重要地位,其设计方法对飞机研制周期有较大影响;柔性设计方法和并行设计的采用可明显缩短型架的制造周期,减少型架数量和占地面积,对降低成本和缩短研制周期具有重要的影响;确定装配设计方法是并行设计和柔性设计实施的基础,而确定装配设计方法必须以三维实体定义和智能设计系统为设计工具,以提高ＣＮＣ加工设备为手段;三、飞机装配中胶接工艺特点及其应用案例胶接是利用胶粘剂在联接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件起来的工艺方法;胶接不仅适用于同种材料,也适用于异种材料;胶接工艺简便,不需要复杂的工艺设备,胶接操作不必在高温高压下进行,因而胶接件不易产生变形,接头应力分布均匀;在通常情况下,胶接接头具有良好的密封性、电绝缘性和耐腐蚀性;胶接是通过胶粘剂将零件连接成装配件的一种方法;与传统的连接方法相比有以下显著的特点：胶接的优点：1不削弱基体材料,形成的接缝时连续的,受力分布比较均匀,连接薄板时,改善了支撑情况,提高了临界应力；2减轻结构重量,提高疲劳强度；3多层胶接提高材料利用率,提高结构破坏安全性能；4胶接结构平滑,有良好的气动性能；5有良好的密封性；6胶接层对金属有防腐保护作用,可以绝缘和防止电化学腐蚀胶接的缺点 ;1性能分散力较大；2生产质量控制要求严格；3胶接质量不易检查；4使用范围受限制,存在老化问题;由于上述的种种优缺点,胶接技术在工业和生活中的应用非常广泛; 当今金属胶接技术的发展方向；1 不断完善及提高胶接质量品质；2 不断降低成本、提高生产效率；3 开拓和发展新材料、新结构的航空胶接技术;胶接的一大重要应用是设备的密封;用液态的密封胶代替传统的橡皮、石棉铜片等固态垫料,使用方便,且可降低对密封面加工精度的要求,同时密封胶不会产生固态垫片因压缩过度和长时间受力而出现的弹性疲劳破坏,使密封效果更加可靠;航空工业是胶接应用的重要部门;由于金属联接件的减少,胶接结构与铆接或结构相比,可使机件重量减轻20～25%,强度比铆接提高30～35%,疲劳强度比铆接提高10倍;因而现代飞机的机身、机翼、舵面等都大量采用胶接的金属板金结构和蜂窝夹层结构,有的大型运输机胶接结构达3200米,有的轰炸机胶接面积占全机表面积的85%;胶接结构在航天领域中必不可少,它有着阻裂、吸波、减震、隔音等特殊作用已经广泛应用于航天工业当中;图3-1 现代飞机的胶接然而在传统的飞机制造过程中需要大量铆钉将金属板连接起来一架小型飞机需要上万个铆钉,若采用胶接代替铆接,可使飞机质量减轻20%、强度提高30%}IZ};如果飞机机身的壁板、整体油箱、机翼的零部件、直升机旋翼、舱门和地板等均采用胶接结构,可明显减轻飞机的质量、改善抗疲劳性和抗腐蚀性能,并具有节油提速增加航程、气动性能好、工艺简单、降低成本、密封绝缘、表面光滑美观和应力分布均匀等优点;目前在各种军用飞机、民用飞机的制造过程中,许多部位均采用结构胶进行粘接与密封如机身隔框、后机身蒙皮、发动机整流罩、副翼蒙皮、机翼前缘、垂尾和平尾前缘、翼根整流片、飞机油箱、机窗、座舱13-14}以及隔板、压板、防火层、出人门、窗口、气孔、管路、机身门窗、各种箱盖端面、垂尾及方向舵连接处等;所谓大飞机是指起飞总质量超过100 t的运输类飞机,既包括军用、民用大型运输机,也包括150座以上的干线客机;近年来在国际大飞机项目研究中,高分子胶粘剂的作用举足轻重:①具有粘接飞机零部件的作用；②具有良好的使用性能如优异的加工性能、良好的热性能、优良的粘接性能、低密度、抗老化性优和环境稳定性好等;因此,胶接结构取代传统连接方式是一种必然趋势,对提高产品性能、减轻结构质量、简化制造工艺和降低费用等具有明显作用;在飞机制造过程中使用的结构胶主要有①青结构胶,如自力-2,J-44-1,SY-13 ,J-40和SY-18等；②酚醛/丁睛结构胶,如JX-4 ,J-04,XJ-9,SF-1 ,JX-9,J-O1用于粘接金属、非金属结构件,20℃剪切强度>20 MPa,150 }C剪切强度>9 MPa和J-1520℃剪切强度>29.4 MPa , 150 }剪切强度>>15.7 MPa,250 }C剪切强度>>8.0 MPa等；③氨酚醛/丁睛结构胶,如J-03 20 }C剪切强度20 MPa,150 9C剪切强度7 MPa等；④酚醛/EP/丁睛结构胶,如J-42等；⑤改性EP结构胶,如自力一4,SL-1等;OEP/聚硫结构胶,如SY-16等；⑥酚醛/缩醛/EP结构胶,如SY-32等；⑦酚醛/缩醛/有机硅结构胶,如204等;我国从20世纪50年代末开始研制航空用结构胶比国外晚了1020年:首先仿制了尼龙/酚醛有孔蜂窝结构胶,其缺点是耐水性能很差;然后改用了自制的丁睛/酚醛结构胶耐温200 0C 20世纪70年代初,成功研制出环氧/丁睛型自力一2结构胶,并将其用于直一五机旋翼无孔蜂窝后段的胶接,从而有效解决了有孔蜂窝结构开胶等问题;随后开发了多种无孔蜂窝结构胶及其配套胶;20世纪80年代,环氧/聚矾型胶粘剂;SY-14胶膜研制成功;1984年,磷酸阳极化耐久铝蜂窝芯研制成功;20世纪90年代,研制出包括胶膜I}l、底胶和发泡胶在内的中温固化、高温固化结构胶系列,特别是中温固化结构胶的应用使航空技术有了较大的进展;近年来某些主要的飞机制造公司相继建立了胶接生产线:西飞公司的胶接生产线,其面积达6 000 mZ,热压罐最大直径3.6 m、长lOm;沈飞公司的铝合金磷酸阳极化工艺取消了含铬酸盐脱氧工序,采用硝酸脱氧,在国际上处于领先地位;近三年来,我国航空等运输用胶粘剂用量的增长率达到11.8%左右},由此说明国内航空用胶粘剂的需求量与日俱增;国内自制的胶粘剂很多都不能满足使用要求,因此每年必须进口大量结构胶和密封胶固;1998年我国自制的胶粘剂仅占世界总量的7%,而美国产品占35%I'}1;航空用胶粘剂更是少之又少;国内客机中大多采用自力一2等结构胶;胶接结构在航天领域中必不可少,它有着阻裂、吸波、减震、隔音等特殊作用已经广泛应用于航天工业当中;图3-2 Cy-35随着近代科学技术的快速发展,运载火箭、洲际导弹、航天飞机等空间运载工具以及飞机、汽车、船舶等交通工具都朝着质量轻、可靠性好、寿命长和能耗低等方向发展;这些新的设计理念对胶粘剂的性能提出了更高的要求,即胶粘剂既要具备良好的综合力学性能,还要具备足够的耐热性能,’};在飞机高速飞行过程中,蜂窝结构件外表的局部温度可260--316℃,其内部温度也可达到200-260℃;由于铝合金的最高使用温度是180℃,故必须采用钦合金或碳纤维复合材料来制造蜂窝结构件;这种结构的设计要求胶粘剂除了具有耐高温性能之外,还必须对钦合金、碳纤维复合材料等具有良好的粘接性能;因此,航空航天等高科技领域对结构胶综合性能的要求越来越高,21世纪的民用飞机要求结构材料必须朝着低密度、高强度、高韧性、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、抗疲劳以及隐身吸波性好等方向发展,而优良的航空用结构胶在制造满足上述要求的航空结构部件方面,具有重要的作用;近年来飞机上所用胶粘剂的品种不断增多、数量不断增大,其中改性EP环氧树脂胶粘剂4占68%,此外还包括改性PU聚氨醋、聚酞亚胺5-6和双马来酞亚胺等胶粘剂;另外,结构胶已广泛用于客机的制造:波音一747飞机胶接面积3 200 mz ,洛克希德公司L-1011飞机2 800 mz ,德国MBB公司A300飞机586 m2和A310飞机631 m2 ;而美国B-58飞机上的机身机翼、操作面和整流罩等部位,其胶接面积为全机的80%四、先进飞机装配技术及其应用案例飞机装配是根据尺寸协调原则,将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的装配件或整机的过程;社会的需求、市场竞争及相关技术的不断发展,推动着飞机装配技术不断向更高水平演进;迄今为止,飞机装配技术已经历了从人工装配、半自动化装配到自动化装配的发展历程,目前快速发展的柔性装配将自动化装配技术推向了一飞机装配技术已经历了从人工装配、半自动化装配到自动化装配的发展历程,目前快速发展的柔性装配将自动化装配技术推向了一个新的高度;国外先进装配技术的发展状况近10余年来,国外飞机装配技术发展迅速,以B777、A340、A380、F-22、F-35等为代表的新型军、民机集中反映了国外飞机制造技术的现状和发展趋势,在装配技术上基于单一产品数据源的数字量尺寸协调体系,实施数字化尺寸工程技术,通过装配仿真实现装配过程优化,应用柔性模块化的工装技术、加工和检测单元并集成应用为一系列的自动化装配系统进行机体结构的自动化装配,大量米用了长寿命连接技术,实现了长寿命飞机结构的高质量、高效率装配;下面分别从自动化装配工装、自自动化装配单元、自动化装配系统、自动制孔、自动钻铆、装配检测、数字化装配管理技术等方面来介绍国外先进装配技术;1、自动化装配工装技术与传统的装配工装不同,国外装配工装已经发展成数控自动化工装,主要包括行列式柔性装配工装、多点成形真空吸盘式柔性装配工装、分散式机身柔性装配工装、自动对接平合等几类,它们具有模块化、数字化和自动化的特点;1 行列式柔性装配工装行列式柔性装配工装包括壁板工装和翼梁工装;前者用于空客系列民机的机翼壁板的装配,后者用于波音飞机如B-737、B-777、C一17 等飞机翼梁的装配;空客机翼壁板柔性装配工装可完成A330/340、A319/ 320/321 /A300系列飞机的机翼壁板的装配;最新的A380飞机也采用了此类装配工装;。

飞机装配定位方法飞机装配定位是确保飞机各部件准确、精确安装的关键环节。

在飞机装配过程中，为了实现各部件的准确对位，必须采取一系列的定位方法。

以下将对七种常用的飞机装配定位方法进行介绍：一、基准定位法基准定位法是通过选取某些稳定的、精度高的点、线、面作为装配基准，以确保飞机各部件之间的相对位置准确度。

在飞机装配过程中，首先确定基准，然后以基准为依据进行其他部件的定位和调整。

这种方法简化了定位过程，减少了累积误差，是飞机装配中的基本方法。

二、互为基准定位法互为基准定位法是通过各部件之间的相互基准关系来进行定位。

即以已完成定位的部件作为基准，对其他部件进行定位。

这种方法的优点在于，通过互相约束，减少了独立基准的需求，进一步减小了累积误差。

三、立体定位法立体定位法是在三维空间中，通过多个方向上的定位器对部件进行定位。

这种方法适用于复杂部件或难以用单一方向定位的部件。

通过多方向定位，确保部件在空间中的准确位置。

四、组合定位法组合定位法是将多个部件组合在一起作为一个整体进行定位。

这种方法适用于结构相似、相互关系密切的部件，如飞机机翼、尾翼等。

通过组合定位，可以简化装配过程，提高工作效率。

五、坐标定位法坐标定位法是通过建立坐标系，利用坐标值对部件进行定位。

这种方法精度高、可重复性好，适用于大规模、高精度生产的飞机装配。

坐标定位法通常与自动化设备结合使用，以提高生产效率和质量。

六、光学定位法光学定位法利用光学原理对部件进行定位。

如激光、光学显微镜等设备，通过对部件进行无接触测量和识别，实现高精度定位。

这种方法适用于复杂形状和精密部件的装配。

七、激光跟踪定位法激光跟踪定位法使用激光跟踪仪对目标进行高精度测量和定位。

激光跟踪仪能够实现动态、实时的测量，对于大尺度、复杂形状的部件定位具有显著优势。

这种方法在现代飞机装配中应用越来越广泛，有助于提高飞机装配的准确性和效率。

总结：飞机装配定位是确保飞机制造质量的关键环节，以上七种定位方法在飞机制造过程中各自发挥重要作用。

飞机数字化装配定位技术研究一、本文概述本文旨在深入探讨飞机数字化装配定位技术的研究现状、发展趋势以及面临的挑战。

文章将介绍数字化装配定位技术的基本概念和工作原理，阐述其在飞机制造过程中的应用意义。

本文将分析当前数字化装配定位技术的主要类型，包括但不限于激光跟踪测量、光学三维扫描以及机器视觉等技术，并对其各自的优势和局限性进行比较。

接着，文章将重点研究数字化装配定位技术在实际飞机装配过程中的关键应用，如部件对接、钻孔定位、装配检测等，以及如何通过这些技术提高装配精度和生产效率。

本文还将探讨数字化装配定位技术在飞机维护与检修中的应用，以及如何通过技术升级和创新来应对未来航空制造业的发展需求。

文章将对数字化装配定位技术的未来发展趋势进行展望，分析潜在的技术创新点和可能的发展方向，同时指出当前技术发展中存在的问题和挑战，并提出相应的解决策略和建议。

通过对飞机数字化装配定位技术的综合研究，本文期望为航空制造业的技术进步和产业升级提供理论支持和实践指导，推动我国航空工业的持续健康发展。

二、飞机数字化装配定位技术概述飞机数字化装配定位技术是飞机装配技术发展的新方向，它通过计算机技术、信息技术和自动化技术的集成应用，提高了飞机装配的效率和质量。

这项技术在飞机制造过程中具有重要的地位，因为飞机装配不仅工作量大、协作困难，而且质量要求高、技术难度大。

数字化装配定位技术涉及飞机装配的全过程，包括关键技术的集成和应用。

它通过数字化的方法和工具，实现了对飞机零件的精确定位和装配，从而提高了装配的效率和质量。

数字化装配定位技术的研究内容包括数字化装配系统的框架设计、功能模型、信息模型和过程模型的建立，以及基于ML中间件技术的系统集成设计等。

飞机数字化装配定位技术还涉及到自动控制技术的研究和应用。

例如，设计和实现一套飞机壁板类零件数字化装配定位自动控制系统，通过模糊控制理论的应用，实现了对高精度自动定位控制技术的研究，从而在确保定位精度的条件下，实现了系统对飞机壁板类零件的高速定位。

工业机器人航空装配中定位与路径规划算法研究随着航空工业的发展，机器人在航空装配生产线中扮演着越来越重要的角色。

工业机器人的定位与路径规划算法对于航空装配的精确性和效率至关重要。

本文将着重探讨工业机器人在航空装配中的定位技术以及路径规划算法的研究。

一、工业机器人航空装配中的定位技术1. 视觉定位技术视觉定位技术是指通过视觉传感器获取目标物体的位置和姿态信息，进而实现机器人的定位。

在航空装配中，视觉定位技术的应用十分广泛。

通过在装配生产线上布置合适的摄像头和图像处理系统，机器人可以实时获得飞机零件的位置和状态信息。

利用机器学习和计算机视觉算法，可以准确地定位零件的位置，并进行预测和调整。

2. 激光测距技术激光测距技术利用激光器发出的激光束与目标物体表面反射回来的光束之间的时间差来测量目标物体与机器人之间的距离。

激光测距技术具有高精度、高速度、非接触等优点，在航空装配中得到了广泛应用。

通过利用激光测距技术，机器人可以实时精确地获取飞机零件的位置信息，并进行相应的调整。

3. 惯性导航技术惯性导航技术是通过测量机器人自身的加速度和角速度来进行定位的一种技术。

传感器通常采用加速度计和陀螺仪来实现对机器人运动的测量。

在航空装配中，机器人通常会安装有惯性导航系统，以便实时获得自身的位置和姿态信息。

惯性导航技术具有独立性强、测量快速等特点，适合于复杂环境中的航空装配。

二、工业机器人航空装配中的路径规划算法研究1. A*算法A*算法是一种常用的启发式搜索算法，在路径规划中得到了广泛应用。

该算法通过评估节点的代价函数和估计函数来选择下一个最有希望的节点，从而构建一条最优路径。

在航空装配中，机器人需要根据飞机零件的布局，选择最优的路径来进行装配。

通过利用A*算法，机器人可以规划高效的路径，并且避免碰撞和冗余移动。

2. D*算法D*算法是一种增量搜索算法，用于在已知环境中动态更新路径。

该算法在路径规划中具有很高的实时性和适应性。

飞机装配快速定位技术研究摘要：目前，激光投影技术已被广泛应用于飞机整机喷涂和碳纤维复合材料铺层，特别是在提高复合材料零件铺层效率方面发挥了显著的促进作用。

根据激光投影技术的基本原理和操作流程，可以得出激光投影在飞机部件组装过程中，对于小型连接件（如系统支架、角片和接头）的快速、准确定位具有显著的优势。

通过利用选择机加框和长桁装配精度高的零件形状或工艺孔特征作为参考，本文建立了飞机内相对坐标系，并利用激光线条将待定位零件形状轮廓特征映射到飞机表面，从而实现了小型连接件（包括系统支架、角片和接头）的数字快速化定位，最终打通了飞机部件数字化、智能化和柔性化装配。

关键词：飞机；快速定位技术；激光投影技术引言：随着以模型定义为基础的MBD技术在航空制造业的广泛推广，数字化、智能化和柔性化的方向正在成为飞机部件装配技术的主流，数字设备（如Pogo柱的数控定位器、真空吸盘柔性定位工装、机械臂、激光跟踪仪、激光雷达等）已被广泛应用于我国主机厂，但这些设备仅适用于大型零组件，对于机身和机翼内安装的小连接件（如系统支架、角片、接头）的定位则束手无策。

因此如何解决小连接件在大尺寸空间中进行精确的定位就显得尤为重要了[1]。

针对当前航空发动机零部件加工制造中的问题，我们建议采用激光投影技术，以协助实现大型复杂结构件的精准夹紧和对位。

飞机结构件种类多，尺寸大，结构复杂。

小型连接件约占飞机零件总数30%左右，数量众多，形状多样，复杂，定位仍然是传统装配夹具，样板，人工划线，装配孔模拟量定位方法，人工装配，定位效率低，容易因人为原因造成质量问题，已经成为限制装配效率和质量提高的主要因素。

一、投影原理（一）激光投影设备设置坐标系原理挑选基准点、基准面以及基准外形特征，运用软件算法对产品和三维模型进行优化拟合，并在基准点（或基准面，基准的外形特征）的基础上构建相对坐标系。

（二）激光投影设备对零件进行定位的基本原理将待定位部件的外形特征轮廓线进行三维投影，并将其调整到符合激光线条形状的位置，此时该部件已被定位就位，使用弓形夹进行夹持，从而完成该部件的定位。

飞机数字化装配定位技术研究作者：郑文利来源：《科技视界》2017年第36期【摘要】在经济全球化的大潮流下，航空制造行业之间的竞争也是异常激烈，数字化和信息化引导着该领域的发展。

航空制造行业对于飞机的载重规格方面要求比较严格，对于飞机成品的交货时间也要求严格。

为了使飞机装配质量和效率得到提升，近年来，逐渐应用了自动化技术、信息技术、计算机技术等，形成了数字化的装配定位技术，极大地优化了飞机的制造过程。

基于此，本文主要对飞机数字化装配定位技术进行分析探讨。

【关键词】飞机数字化；装配定位技术0 前言近些年，社会经济的快速发展，科学技术的不断进步，数字化和信息化等先进技术大量应用在飞机装配中，而且飞机的装配定位技术也从以往的手工和刚性定位慢慢过渡到数字化和柔性化领域。

现阶段，在飞机装配过程中，普遍应用现代化定位技术，比如说数字化定位技术等。

1 数字化装配定位系统技术方案1.1 立柱组合式技术方案立柱组合式定位装置能够对蒙皮和长桁同时进行夹持，从而在水平和竖直方向上实现蒙皮和长桁的相互移动，从而更好的装配定位蒙皮和长桁。

立柱组合式数字化装配定位平台的基础也是型架骨架，但是将原型架骨架上的定位器、蒙皮挡件、压紧器、内型卡板等都去除，直接在型架骨架底座上固定立柱组合式机械随动定位装置，从而构成装配定位平台。

立柱组合式数字化装配定位装置能够对蒙皮和长桁实现良好的同时精确定位。

1.2 十字架支臂式技术方案在十字架支臂式装配定位装置中，能够实现在水平、竖直方向上长桁的移动和转动，从而在空间中对其进行定位。

该数字化装配定位平台的基础是型架骨架，该骨架将原型架上的压紧器、定位器等去除，将蒙皮挡件、内型卡板等加以保留。

在型架底座上固定十字架支臂式机械随动定位装置。

十字架支臂式数字化装配定位平台能够有效的对长桁等零件进行定位，同时通过蒙皮挡件和内型卡板，精确的定位蒙皮。

2 数字化装配定位技术分析2.1 数字化装配的定位方法数字化装配技术在飞机装配领域中指的是利用误差补偿技术，数字化集成自动控制技术和光学检测等技术。