柔性工装及自动化装配设备在大型飞机装配中的应用

柔性工装及自动化装配设备在大型飞机装配中的应用

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航空工业沈阳飞机工业 (集团 )有限公司 辽宁沈阳 110000

【摘要】大型飞机的尺寸比较大，因此增加了装配工作难度，当前很多大型飞机装配过程主要是利用柔性工装和自动化装配设备，并且获得显著的应用效果，本文分析了大型飞机装配技术，对比我国飞机制造业的现状，对于大型飞机装配工作提出有效的建议。

关键词：柔性工装；自动化装配设备；大型飞机；装配工作

大型飞机的重量超过了100t，主要包括军用大型运输机和民用大型运输机。对比小型飞机，大型飞机严格要求巡航速度和航载能力等，再加上尺寸比较大，因此增加了装配工作的难度，当前国外飞机装配工作中主要是利用柔性装配工装和自动化装配设备，可以高效的装配机体部件，并且通过自动化对接平台对接各个大部件，提高整体装配效率和准确性。对比国外先进的飞机装配技术，我国航空业仍旧是利用传统装配方式，整体工作效率比较低，因此我国需要积极学习国外先进的大型飞机装配技术，在大型飞机装配当中充分利用柔性工装及自动化装配设备。

1. 概述我国大型飞机装配的现有基础

我国航空企业重点研究柔性装配技术，利用各种研究项目系统化的研究柔性装配单元和自动化制孔设备等，并且创新发展了多项技术。在实际工作中需要综合利用各种辅助设备，使装配效率因此提高。

1. 柔性装配工装

我国各大航空院校不断研究柔性工装设计方法，同时提出可重构式装配工装。针对翼面类部件柔性装配工装工作，主要是利用框架式结构形式，根据实际工作情况合理调整框架中定位器和位置和结构形式，可以装配多个翼面类部件中利用。可以通过电机驱动调整定位器，也可以利用人工手动调整定位器。大型飞机中舵面类部件尺寸结构具有较大的相似性，利用柔性装配工装可以在大型飞机多个舵面装配定位工作中利用，可以使整体工程使用率因此提高^【1】。

当前我国重点研究总装对接平台，主要总装对接平台形式为POGO柱，通过研究POGO柱结构形式和调姿算法以及应力消除方式，可以试验大型飞机的装配过程，因此获得准确的工作结果。

2. 自动化制孔设备

我国充分研究了自动化制孔设备和机床形式的自动化制孔设备。某研究所研制了5坐标制孔机床，应用于飞机翼面类型部件装配工作。自动制孔设备包括末端执行器和立式5坐标机构，利用末端执行器可以一次性钻锪飞机机翼蒙皮表面。这一设备可以加工具备两个曲度的飞机翼面类部件。某研究所还研制了制孔机器人，用于装配飞机部件，这一设备包括机器人系统模块和制孔执行器模块以及视觉检测系统模块等，可以自动化的制孔大型钛合金和铝合金等零部件。

3. 相关辅助设备

近些年在我国充分利用自动化吊挂和翻转设备以及AGV小车等。在机翼装配过程中可以利用机翼吊挂。对比传统的吊挂，利用卡钳式机翼可以在上下两部夹持机翼，在搬运飞机机翼的过程中可以保持夹持效果。在装配垂尾的过程中经常是利用翻转设备，在装配垂尾部件的过程中，为了提高工作人员装配过程的便利性，工作人员需要利用垂直侧方的方式装配垂尾，因为利用垂尾竖立的总装状态，因此在实际工作中需要翻转。大型飞机垂尾高度通常会超过5m，并且重量在1.5t以上，因此需要利用专门的设备翻转集体结构。当前我国在航空装配过程中广泛利用AGV小车，这是一种自动化辅助设备，利用无轨AGV小车的过程中，可以在车间环境中完成移动和转动等活动，例如可以用来搬运机翼^【2】。

2. 柔性工装及自动化装配设备在大型飞机装配中的建议

我国针对飞机装配的研究和辅助装置等方面具有一定的基础，并且获得显著的效果，但是缺乏对于大型飞机装配工作的研究。以此我国需要结合国内航空行业的发展情况，充分利用现有的技术，在大型飞机装配过程中利用研究成果，在后续发展过程中可以做到以下几点建议内容：

1. 在装配大型飞机部件的过程中利用柔性装配系统的形式。我国对于柔性装配系统的研究已经具有一定的基础，针对大型飞机垂尾等部件，在装配工作中主要是利用自动化制孔设备星湖曾柔性装配系统，在构建系统的过程中需要分析部件尺寸，建立多层次的结构平台，提高工作人员活动的便利性。为了是工装柔性因此提高，需要结合利用平台和工装形式，在制孔工作中利用轻型吊装式机床，并且需要利用吊轨等辅助设施，可以高效的转换为不同工作状态，使厂房空间的利用率因此提高。

2. 针对特殊型号主要是利用通用式柔性装配工作，可以使装配工作效率效率因此提高。在大型飞机中具有较多的舵面类部件，并且结构具有较多的相似性，利用重构式柔性装配工装，可以在多套产品中利用一套工装，使整体工装使用率因此提高。在形式重构阶段，因为我国柔性工装技术还不够完善，因此可以选用保守的手工重构工装形式。

3. 在大部件对接工作中可以利用总装对接平台。我国的总装对接平台技术已经具有一定的基础，在大型飞机装配中利用总装对接平台，可以提高整体工作效率，保障整体装配质量。大型飞机利用的总装对接平台为POGO柱的形式，主要是在对接平尾和垂尾以及机身机翼的过程中应用^【3】。

4. 在大型飞机装配工作中需要利用各种辅助设备，可以提高整体装配效率。常用的装配设备包括专用的吊挂和翻转装置等，这些辅助设备的通用性比较强，并且在国内外都具较多的厂家，可以直接订购相关设备，利用这些设备可以更加便利的搬运大型飞机装配设备，因此需要结合实际情况大力推广相关辅助设备。

结束语：

我国航空企业需要加强研究大型飞机的柔性装配技术，并且开始系统性的研究柔性装配单元和自动化制孔设备等，并且突破了很多单项技术。在未来发展过程中需要不断总结研究工作经验，在大型飞机装配过程中推广利用研究成果，提高大型飞机装配工作的柔性化和自动化。

参考文献：

[1]陈勇刚,王军,王道昌.敏捷型无动力人体外骨骼在飞机装配中的探索与应用[J].科技创新与应用,2021,11(20):23-25.

[2]孙安全.某大型飞机机翼翼盒数字化装配测量调姿技术应用研究[J].中国设备工程,2019(11):102-103.

[3]侯卓兵,孟静晖,胡成丹.面向模块化配置生产的大型飞机装配规划与仿真技术[J].航空制造技术,2017(04):24-30.