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【摘 要】航空领域的技术水平常常是一个国家综合国力的象征，我们的工业正向着工业4.0时代进军，我国飞机部件柔性装配技术中已经有数字化发展的趋势，并取得了一定成果。本文针对柔性工装领域中的五种关键技术（优化结构、先进技术、数据生成、数字化、集成化）进行了细致的讨论。
【关键词】飞机；飞机部件；部件装配；柔性技术；数字化
在飞机制造企业当中，柔性工装技术是国内外业内人士研究的重点项目。今年来，国内外都取得了一定的研究成果。在国外，柔性工装在飞机制造领域广泛应用并且成果突出。其主要的特点是在工装过程之中能够实现多点阵吸附和行列式高度柱阵，并且在对接平台方面实现了自动化。在国内，国内相关的学校和研究机构重金合力打造，主要的研究项目是实现柔性对接的的组件优化、部件数字化和大部件精细化等。研究取得了一定成果并且将研究成果运用到了实际工作当中。其中浙大和中行西飞公司合力打造的大部件柔性对接解决了配件安装过程中的调姿问题。本文对柔性工装中的关键技术简要探讨，仅供交流参考使用。
1.结构优化设计技术
所谓的柔性工装其实就是指所用的工裝能够被重复利用，其这个特性就决定了柔性工装的制造材料必须具有一定的结构强度和刚度才能够避免其定位失误率过大。所以对于柔性工装来说其设计结构是提高柔性技术的重要课题。该技术主要包括：工装结构（特别是骨架结构）轻量化设计优化以及静刚度变形分析，针对工装应用工况的结构模态分析，柔性工装的柔性功能特性对其结构的影响分析，模块化单元的结构设计等。
2.先进的控制技术
（1）柔性工装控制系统要具备控制大量执行元件的能力，特别是需要具备精确控制超多轴的能力。同时要求工装控制系统具有开放性，伺服轴数量增减方便，而且数量增减不影响控制精度。
（2）柔性工装控制系统通过控制伺服电机实现柔性工装中大量定位点的运动控制，柔性工装的功用决定了在应用中一般只关心其各定位点最终的位置精度，而不关心运动轨迹精度，因此，柔性工装数控系统一般不需具备多轴同步和插补功能。
（3）为适应工装设备一体化的发展趋势，柔性工装控制系统要能适应多种总线拓扑结构，以便能与其他数控设备的数控系统集成当前绝大多数柔性工装的控制系统都是根据柔性工装的特点自主开发的专门系统，虽然也有部分柔性工装采用通用的商业CNC数控系统（如Siemens等），但商业数控系统集成的许多复杂功能（如插补）往往得不到应用，从而会使工装在一定程度上存在成本浪费。
3.工装驱动数据生成技术
（1）工装的理论驱动数据生成涉及到装配仿真软件的二次开发技术。当前在飞机设计领域和装配仿真中广泛应用的软件环境是达索公司的CATIA和DELMIA，因此基于CATIA/DELMIA的二次开发技术是生成工装理论驱动数据的关键技术。
（2）实测驱动数据主要由数字化测量设备提供，因此，基于数字化测量设备的数字化测量技术是生成柔性工装实测驱动数据的关键。
（3）优化驱动数据的生成需要集成理论数据和实测数据，同时要针对飞机不同结构的装配特点具体计算。当前主要在飞机部件装配以及大部件对接中应用优化的工装驱动数据，因此，研究针对飞机部件装配及大部件对接等的装配优化算法是生成优化驱动数据的核心关键技术。
4.精密传感检测技术
检测飞机主承力结构件所承受的应力水平具有重要意义。飞机装配中应力检测的需求使精密传感技术成为柔性工装的核心关键技术之一。当前在飞机装配中直接检测零件的应力水平还很困难，而通过在工装中集成传感检测元件，通过测量检测装配过程中工装的应力变化和位移变化来反求零件应力应变水平则相对容易实现。同时工装中集成传感检测元件，通过与控制系统集成，可根据传感检测元件的读数来调整装配过程中的工装运动，使柔性工装成为一种被动式的“自适应”工装，从而可减少或消除装配中的强迫装配及其形成的装配应力。因此，针对柔性工装结构及应用特点的传感检测技术也是柔性工装的一些重要技术。
5.系统集成技术
（1）现代飞机行业中生产数量和生产质量的需要，使得柔性工装发生了非常大的改变。与传统的装配相比，飞机组件、部件、和部件对接不在是一个简单的机械安装，现阶段的机械安装正在朝着信息化的方向发展，很多装配工作都实现了数字化，通过电子计算机系统设计各种操作软件和相应的控制单元，相关的操作工人只要通过电脑就能指挥装配车间的一线工作。这样一来，装配的效率提高了，装配的质量也提高了，因为机械安装的误差基本就是设备带来的误差，这个误差是可以进行准确地近似估算，但是人工操作产生的误差则不然，另外，人为装配还可能出现主观性的错误而影响质量。总之，工装正朝着安装程序系统化和集成化的方向发展，对企业生产效益和员工劳动强度都有非常大的益处。
（2）该工装的集成化发展方向中的技术主要是对应用到的技术的使用条件的进行细致的分析，对各种技术之间的内在联系进行整合，对技术中的各种数据的走向进行规划，对系统综合运行进行调试等等多个方面。飞机制造企业在工业3.0时代中因为信息技术的原因而大力发展，因此柔性工装技术是该行业的竞争核心，此外，企业要通过集成化的方式来提高工作效率同时减少人力劳动的使用，从而降低生产成本来提高经济效益。从柔性装配技术自身来说，可以通过工艺流程的设置而进一步降低企业的设备成本，具体说来就是在调整方式方面，运用被动式，这样就能够把电机的使用数量降到最低，同时也能减少相应的多轴数数字控制系统，最终达到了成本最低化的目的。对此，国外研究人士认为还可以将生产线上的相关工作人员的工作任务由智能机器人来代替，这样能够排除人为主观因素而来的误差，这个想法非常贴合工业4.0的发展趋势，但是这对于编程的准确性和智能机器人灵活处理突发事故的能力提出了更高的要求。
（3）柔性工装技术的发展需要相关的理论和方法的支持，所以要对柔性工装技术中涉及的核心技术和柔性技术的在趋势，运用到各个领域，通过各个领域中尖端人员的合力研究促进技术的全面成熟和进一步发展。根据现有的柔性工装技术结构，我国飞机组件装配、部件装配和部件对接等，都能够充分应用该技术，飞机企业的装配环节能够提高效率，降低相关工作人员的劳动强度，实现工业生产数字化，这正是工业4.0发展的方向。
6.结语
虽然我国航天领域中的柔性工装技术突飞猛进，但是较之直接前沿研究成果而言，还有很大的提升空间。在柔性技术研究当中，我国在很多方面比较突出，但是还有很多研究方面处于研究空缺状态，这就需要相关的科研人员加大科研力度，开拓视野努力钻研，填补技术空白，实现该领域中的平衡发展，从而提高我国在柔性技术方面研究的综合实力。现阶段需要我们工作人员攻克工装技术的壁垒，填补技术空缺，从而协调柔性技术的综合发展，推进我国航天领域中的数字化进程。 [科]
【参考文献】
[1]李西宁，胡匡植，李维亮，徐健，杨汉荣.飞机数字化柔性装配工装技术[J].航空制造技术，2013（12）.
[2]郭飞燕，王仲奇，康永刚，李西宁，陈文红，刘春锋.基于坐标孔的数字化柔性工装定位技术[J].计算机集成制造系统，2013（04）.
[3]郭洪杰，康晓峰，王亮，张书生，刘华东.飞机部件装配数字化柔性工装技术研究[J].航空制造技术，2011（22）.
【关键词】飞机；飞机部件；部件装配；柔性技术；数字化
在飞机制造企业当中，柔性工装技术是国内外业内人士研究的重点项目。今年来，国内外都取得了一定的研究成果。在国外，柔性工装在飞机制造领域广泛应用并且成果突出。其主要的特点是在工装过程之中能够实现多点阵吸附和行列式高度柱阵，并且在对接平台方面实现了自动化。在国内，国内相关的学校和研究机构重金合力打造，主要的研究项目是实现柔性对接的的组件优化、部件数字化和大部件精细化等。研究取得了一定成果并且将研究成果运用到了实际工作当中。其中浙大和中行西飞公司合力打造的大部件柔性对接解决了配件安装过程中的调姿问题。本文对柔性工装中的关键技术简要探讨，仅供交流参考使用。
1.结构优化设计技术
所谓的柔性工装其实就是指所用的工裝能够被重复利用，其这个特性就决定了柔性工装的制造材料必须具有一定的结构强度和刚度才能够避免其定位失误率过大。所以对于柔性工装来说其设计结构是提高柔性技术的重要课题。该技术主要包括：工装结构（特别是骨架结构）轻量化设计优化以及静刚度变形分析，针对工装应用工况的结构模态分析，柔性工装的柔性功能特性对其结构的影响分析，模块化单元的结构设计等。
2.先进的控制技术
（1）柔性工装控制系统要具备控制大量执行元件的能力，特别是需要具备精确控制超多轴的能力。同时要求工装控制系统具有开放性，伺服轴数量增减方便，而且数量增减不影响控制精度。
（2）柔性工装控制系统通过控制伺服电机实现柔性工装中大量定位点的运动控制，柔性工装的功用决定了在应用中一般只关心其各定位点最终的位置精度，而不关心运动轨迹精度，因此，柔性工装数控系统一般不需具备多轴同步和插补功能。
（3）为适应工装设备一体化的发展趋势，柔性工装控制系统要能适应多种总线拓扑结构，以便能与其他数控设备的数控系统集成当前绝大多数柔性工装的控制系统都是根据柔性工装的特点自主开发的专门系统，虽然也有部分柔性工装采用通用的商业CNC数控系统（如Siemens等），但商业数控系统集成的许多复杂功能（如插补）往往得不到应用，从而会使工装在一定程度上存在成本浪费。
3.工装驱动数据生成技术
（1）工装的理论驱动数据生成涉及到装配仿真软件的二次开发技术。当前在飞机设计领域和装配仿真中广泛应用的软件环境是达索公司的CATIA和DELMIA，因此基于CATIA/DELMIA的二次开发技术是生成工装理论驱动数据的关键技术。
（2）实测驱动数据主要由数字化测量设备提供，因此，基于数字化测量设备的数字化测量技术是生成柔性工装实测驱动数据的关键。
（3）优化驱动数据的生成需要集成理论数据和实测数据，同时要针对飞机不同结构的装配特点具体计算。当前主要在飞机部件装配以及大部件对接中应用优化的工装驱动数据，因此，研究针对飞机部件装配及大部件对接等的装配优化算法是生成优化驱动数据的核心关键技术。
4.精密传感检测技术
检测飞机主承力结构件所承受的应力水平具有重要意义。飞机装配中应力检测的需求使精密传感技术成为柔性工装的核心关键技术之一。当前在飞机装配中直接检测零件的应力水平还很困难，而通过在工装中集成传感检测元件，通过测量检测装配过程中工装的应力变化和位移变化来反求零件应力应变水平则相对容易实现。同时工装中集成传感检测元件，通过与控制系统集成，可根据传感检测元件的读数来调整装配过程中的工装运动，使柔性工装成为一种被动式的“自适应”工装，从而可减少或消除装配中的强迫装配及其形成的装配应力。因此，针对柔性工装结构及应用特点的传感检测技术也是柔性工装的一些重要技术。
5.系统集成技术
（1）现代飞机行业中生产数量和生产质量的需要，使得柔性工装发生了非常大的改变。与传统的装配相比，飞机组件、部件、和部件对接不在是一个简单的机械安装，现阶段的机械安装正在朝着信息化的方向发展，很多装配工作都实现了数字化，通过电子计算机系统设计各种操作软件和相应的控制单元，相关的操作工人只要通过电脑就能指挥装配车间的一线工作。这样一来，装配的效率提高了，装配的质量也提高了，因为机械安装的误差基本就是设备带来的误差，这个误差是可以进行准确地近似估算，但是人工操作产生的误差则不然，另外，人为装配还可能出现主观性的错误而影响质量。总之，工装正朝着安装程序系统化和集成化的方向发展，对企业生产效益和员工劳动强度都有非常大的益处。
（2）该工装的集成化发展方向中的技术主要是对应用到的技术的使用条件的进行细致的分析，对各种技术之间的内在联系进行整合，对技术中的各种数据的走向进行规划，对系统综合运行进行调试等等多个方面。飞机制造企业在工业3.0时代中因为信息技术的原因而大力发展，因此柔性工装技术是该行业的竞争核心，此外，企业要通过集成化的方式来提高工作效率同时减少人力劳动的使用，从而降低生产成本来提高经济效益。从柔性装配技术自身来说，可以通过工艺流程的设置而进一步降低企业的设备成本，具体说来就是在调整方式方面，运用被动式，这样就能够把电机的使用数量降到最低，同时也能减少相应的多轴数数字控制系统，最终达到了成本最低化的目的。对此，国外研究人士认为还可以将生产线上的相关工作人员的工作任务由智能机器人来代替，这样能够排除人为主观因素而来的误差，这个想法非常贴合工业4.0的发展趋势，但是这对于编程的准确性和智能机器人灵活处理突发事故的能力提出了更高的要求。
（3）柔性工装技术的发展需要相关的理论和方法的支持，所以要对柔性工装技术中涉及的核心技术和柔性技术的在趋势，运用到各个领域，通过各个领域中尖端人员的合力研究促进技术的全面成熟和进一步发展。根据现有的柔性工装技术结构，我国飞机组件装配、部件装配和部件对接等，都能够充分应用该技术，飞机企业的装配环节能够提高效率，降低相关工作人员的劳动强度，实现工业生产数字化，这正是工业4.0发展的方向。
6.结语
虽然我国航天领域中的柔性工装技术突飞猛进，但是较之直接前沿研究成果而言，还有很大的提升空间。在柔性技术研究当中，我国在很多方面比较突出，但是还有很多研究方面处于研究空缺状态，这就需要相关的科研人员加大科研力度，开拓视野努力钻研，填补技术空白，实现该领域中的平衡发展，从而提高我国在柔性技术方面研究的综合实力。现阶段需要我们工作人员攻克工装技术的壁垒，填补技术空缺，从而协调柔性技术的综合发展，推进我国航天领域中的数字化进程。 [科]
【参考文献】
[1]李西宁，胡匡植，李维亮，徐健，杨汉荣.飞机数字化柔性装配工装技术[J].航空制造技术，2013（12）.
[2]郭飞燕，王仲奇，康永刚，李西宁，陈文红，刘春锋.基于坐标孔的数字化柔性工装定位技术[J].计算机集成制造系统，2013（04）.
[3]郭洪杰，康晓峰，王亮，张书生，刘华东.飞机部件装配数字化柔性工装技术研究[J].航空制造技术，2011（22）.