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摘 要：飞机不仅是大众的空中交通工具，更是維护国家利益，捍卫大国地位，带动国民经济发展，促进科技发展的重大战略装备，它是体现一个国家科技水平、工业水平和综合国力的标志。飞机研制涉及的学科领域广、产品质量要求高、技术难度大、管理工作复杂，其中飞机装配的劳动量很大，约占整个飞机制造劳动量的40%-50%，且周期较长。所以，飞机装配是飞机制造环节中极其重要的一环，在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期，是整个飞机制造的龙头、关键和核心。为保障飞机的装配质量，研究飞机数字化装配的若干关键技术具有积极的意义。
关键词：飞机数字化装配；柔性装配工装；数字化测量技术
1.飞机装配技术现状
20世界80年代以来，飞机产品数字化设计制造技术随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的迅速发展而成熟起来。以美国为首的西方发达国家最早开始研究并首先采用这些新技术，并尽快把它应用到航空航天制造业中。近年来，以国际上两大民用飞机制造公司波音公司和空客公司为代表的航空制造企业，大力发展数字化装配技术，大量采用数字化柔性装配工装。由于飞机柔性定位装配工装本身就是一套数字化工艺装备，如果再通过网络与自动控制装置、计算机等终端控制设备相连，则可以实现将设计好的三维数字模型直接输入计算机来操纵数字化工装设备。以波音公司为例：其波音737机身段对接装配系统与翼身对接装配系统，装配过程中大量使用数字控制的定位器实现机身段、外翼等大部件的调姿和定位。其中，波音777型飞机的研制，由于全面采用数字化设计、制造及装配新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，成为数字化设计制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑。目前，国内的飞机装配中使用的工装仍主要以传统的刚性、专用形式为主，工装数量多、占地面积大，生产周期长、制造成本高。随着国内新机型号的逐渐增多，传统的刚性。专用工装已经不能实现现代飞机多品种和小批量生产的需求，己经成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。
飞机数字化装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机全部数字量的协调体系，应用计算机信息技术，数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化固持、加工、对接，完成飞机组件、部件和机身的装配连接等综合性系统工程。数字化装配技术能适应飞机部件品种规格，批量、装配工艺。场地和时间的变化要求。而先进的飞机数字化装配技术是保证飞机部件和飞机整体性能的关键，主要包括以下几个方面：
2 基于数字化标准工装的数字化协调技术
数字化标准工装是一种数字协调方法，它利用三维数字模型和坐标基准系统来制造零件与工装，这些工装用于零件生产、段部件装配。部件之间装配及检验。数字化标准工装的作用即是代替实物标准工装，起到协调标准的作用，从而克服了实物工装成本高，而且维护难度大等缺点。数字化标准工装是计算机中包含产品某些部位的几何形状和尺寸的数字模型，可以是工程数字模型，它增加了必要的装配工艺信息的部件装配数字模型，是制造、装配、检验和协调生产用工艺装备的数字量标准，是保证生产用工艺装配间。产品部件和组件之间的尺寸和形状协调互换的重要依据。
3 数字化柔性装配工装
飞机数字化柔性装配工装是指在飞机装配中为了提高工装快速响应产品变化能力，缩短工装准备周期，降低工装制造成本，而采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化、可自动调整重构的装配工装。在机身部件装配以及机身对接装配等大部件对接过程中，数字化柔性装配工装的执行机构主要包括定位器和工艺接头，定位器是一个高精度的数字化自动控制装置。定位器能够根据控制系统的指令实现机身部件或机身的姿态调整、支撑固持，同时抑制装配对象的变形。图3.1为庞巴迪公司Global Express and Global5000总装配系统。从图中可观察到，飞机数字化柔性装配具有结构简单，空间开敞等优点。
由于飞机轮廓外形复杂，且在飞机设计过程中未给定位器预留连接接头，所以需要设置专用的工艺接头过渡连接定位器与飞机部件，根据飞机部件的不同，工艺接头与飞机部件之间的连接方式可设置成螺栓连接。磁力吸附或真空吸附。在机身段（部）件装配中，工艺接头与机身之闻通常为螺栓连接，图3.2为A400M数字化柔性装配系统中的机身工艺接头。机身工艺接头将定位器的集中载荷传递至机身，在机身工艺接头与机身的连接区域受载情况较为恶劣。因此，合理设计机身工艺接头的结果及其与机身的连接方式是保障机身数字化装配安全性的关键口。
4 数字化测量技术
数字化测量技术是以计算机控制来完成自动、快速、精准的测量。数字化测量技术主要涉及测量分析软件与数字化测量设备两部分内容。测量分析软件一方面要与测量设备有良好的数据输入输出通道，精确获得测量数据和理论数字模型，对原始三维数据和实际采集的数据进行对比，并兼有模拟分析和现场分析的能力；另一方面要能与硬件控制软件配合，将分析得到的结果传递给控制软件，以驱动、控制数字化柔性调姿工装。另外，此类软件还可以进一步实现异常状态的检测、多维状态的识别、对操作时难以达到状态的可视信息化等。相对于传统测量设备，数字化测量设备具有检测速度快、安装和操作便捷、可动态测量、测量精度及效率高等特点。目前，最先进的测量设备是激光跟踪仪，激光跟踪仪是近十年来才发展起来的新型测量仪器，集激光干涉技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论于一体，实时扫描测量，具有极高的测量精度及效率，可以对三维数据进行直接输入输出，并具有广泛、通用的接口，能够很容易地与其他数字化设备连接工作。使用激光跟踪仪进行测量时，跟踪头到被测目标点的距离可达几十米，完全能够满足机身部件装配的需要。图4.1为API公司的第三代激光跟踪仪在波音737数字化装配系统中的应用。
结论
本文介绍了目前飞机装配的主要技术。为解决目前国内在飞机装配柔性工装因缺乏深入的研究应用而导致的数量较少，不能形成规模的问题，提出了飞机数字化装配的三种关键技术，为解决上述问题起到了抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] 柯映林，杨卫东，李江雄等.一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整系统及方法：中国 CN200810161668.9 [P].2009-02-11.
关键词：飞机数字化装配；柔性装配工装；数字化测量技术
1.飞机装配技术现状
20世界80年代以来，飞机产品数字化设计制造技术随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的迅速发展而成熟起来。以美国为首的西方发达国家最早开始研究并首先采用这些新技术，并尽快把它应用到航空航天制造业中。近年来，以国际上两大民用飞机制造公司波音公司和空客公司为代表的航空制造企业，大力发展数字化装配技术，大量采用数字化柔性装配工装。由于飞机柔性定位装配工装本身就是一套数字化工艺装备，如果再通过网络与自动控制装置、计算机等终端控制设备相连，则可以实现将设计好的三维数字模型直接输入计算机来操纵数字化工装设备。以波音公司为例：其波音737机身段对接装配系统与翼身对接装配系统，装配过程中大量使用数字控制的定位器实现机身段、外翼等大部件的调姿和定位。其中，波音777型飞机的研制，由于全面采用数字化设计、制造及装配新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，成为数字化设计制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑。目前，国内的飞机装配中使用的工装仍主要以传统的刚性、专用形式为主，工装数量多、占地面积大，生产周期长、制造成本高。随着国内新机型号的逐渐增多，传统的刚性。专用工装已经不能实现现代飞机多品种和小批量生产的需求，己经成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。
飞机数字化装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机全部数字量的协调体系，应用计算机信息技术，数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化固持、加工、对接，完成飞机组件、部件和机身的装配连接等综合性系统工程。数字化装配技术能适应飞机部件品种规格，批量、装配工艺。场地和时间的变化要求。而先进的飞机数字化装配技术是保证飞机部件和飞机整体性能的关键，主要包括以下几个方面：
2 基于数字化标准工装的数字化协调技术
数字化标准工装是一种数字协调方法，它利用三维数字模型和坐标基准系统来制造零件与工装，这些工装用于零件生产、段部件装配。部件之间装配及检验。数字化标准工装的作用即是代替实物标准工装，起到协调标准的作用，从而克服了实物工装成本高，而且维护难度大等缺点。数字化标准工装是计算机中包含产品某些部位的几何形状和尺寸的数字模型，可以是工程数字模型，它增加了必要的装配工艺信息的部件装配数字模型，是制造、装配、检验和协调生产用工艺装备的数字量标准，是保证生产用工艺装配间。产品部件和组件之间的尺寸和形状协调互换的重要依据。
3 数字化柔性装配工装
飞机数字化柔性装配工装是指在飞机装配中为了提高工装快速响应产品变化能力，缩短工装准备周期，降低工装制造成本，而采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化、可自动调整重构的装配工装。在机身部件装配以及机身对接装配等大部件对接过程中，数字化柔性装配工装的执行机构主要包括定位器和工艺接头，定位器是一个高精度的数字化自动控制装置。定位器能够根据控制系统的指令实现机身部件或机身的姿态调整、支撑固持，同时抑制装配对象的变形。图3.1为庞巴迪公司Global Express and Global5000总装配系统。从图中可观察到，飞机数字化柔性装配具有结构简单，空间开敞等优点。
由于飞机轮廓外形复杂，且在飞机设计过程中未给定位器预留连接接头，所以需要设置专用的工艺接头过渡连接定位器与飞机部件，根据飞机部件的不同，工艺接头与飞机部件之间的连接方式可设置成螺栓连接。磁力吸附或真空吸附。在机身段（部）件装配中，工艺接头与机身之闻通常为螺栓连接，图3.2为A400M数字化柔性装配系统中的机身工艺接头。机身工艺接头将定位器的集中载荷传递至机身，在机身工艺接头与机身的连接区域受载情况较为恶劣。因此，合理设计机身工艺接头的结果及其与机身的连接方式是保障机身数字化装配安全性的关键口。
4 数字化测量技术
数字化测量技术是以计算机控制来完成自动、快速、精准的测量。数字化测量技术主要涉及测量分析软件与数字化测量设备两部分内容。测量分析软件一方面要与测量设备有良好的数据输入输出通道，精确获得测量数据和理论数字模型，对原始三维数据和实际采集的数据进行对比，并兼有模拟分析和现场分析的能力；另一方面要能与硬件控制软件配合，将分析得到的结果传递给控制软件，以驱动、控制数字化柔性调姿工装。另外，此类软件还可以进一步实现异常状态的检测、多维状态的识别、对操作时难以达到状态的可视信息化等。相对于传统测量设备，数字化测量设备具有检测速度快、安装和操作便捷、可动态测量、测量精度及效率高等特点。目前，最先进的测量设备是激光跟踪仪，激光跟踪仪是近十年来才发展起来的新型测量仪器，集激光干涉技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论于一体，实时扫描测量，具有极高的测量精度及效率，可以对三维数据进行直接输入输出，并具有广泛、通用的接口，能够很容易地与其他数字化设备连接工作。使用激光跟踪仪进行测量时，跟踪头到被测目标点的距离可达几十米，完全能够满足机身部件装配的需要。图4.1为API公司的第三代激光跟踪仪在波音737数字化装配系统中的应用。
结论
本文介绍了目前飞机装配的主要技术。为解决目前国内在飞机装配柔性工装因缺乏深入的研究应用而导致的数量较少，不能形成规模的问题，提出了飞机数字化装配的三种关键技术，为解决上述问题起到了抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] 柯映林，杨卫东，李江雄等.一种基于四个定位器的飞机部件位姿调整系统及方法：中国 CN200810161668.9 [P].2009-02-11.