導語：站位式飛機裝配柔性生產(chǎn)線探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著航空制造業(yè)的不斷發(fā)展，同一機型、不同構型的任務日趨增加，如何低成本提高多品種、小批量飛機裝配的生產(chǎn)效率至關重要。柔性裝配技術利用自動化生產(chǎn)技術、信息處理技術和制造加工技術來適應新時代的生產(chǎn)要求。文章描述了國內(nèi)外飛機裝配生產(chǎn)線的發(fā)展歷程，介紹了柔性裝配的關鍵技術及其研究現(xiàn)狀，最后對站位式飛機柔性裝配技術的特點進行了探討。

關鍵詞：柔性裝配；飛機裝配；站位式生產(chǎn)線

飛機裝配是按設計要求，將飛機零部組件按照設計和技術要求進行定位連接，形成高一級裝配體或整架飛機的過程。據(jù)統(tǒng)計，由于飛機產(chǎn)品存在大尺寸、外形復雜、零件數(shù)量巨大等特征，飛機裝配工作量約占飛機制造總工作量一半甚至更多。隨著社會對航空產(chǎn)品需求的增長以及市場競爭的加劇，飛機裝配逐漸成為飛機制造周期改進的瓶頸。國內(nèi)外各大飛機制造公司為縮短生產(chǎn)周期、降低成本，對飛機裝配生產(chǎn)線進行持續(xù)的優(yōu)化迭代，從傳統(tǒng)固定式手工裝配生產(chǎn)線、站位式半自動化裝配生產(chǎn)線到近年來的柔性裝配生產(chǎn)線。本文主要介紹了飛機裝配生產(chǎn)線的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析了柔性裝配技術的發(fā)展，最后結合國內(nèi)的生產(chǎn)現(xiàn)狀對站位式飛機裝配柔性生產(chǎn)技術的應用進行了探討。

1飛機裝配生產(chǎn)線發(fā)展現(xiàn)狀

1.1飛機裝配生產(chǎn)線發(fā)展進程

隨著航空業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對飛機的需求量大幅增長，以固定工位配置剛性工裝的工作環(huán)境，以手工定位、制孔、裝配操作為主的操作方法，采用模擬量進行協(xié)調(diào)量傳遞的傳統(tǒng)固定式站位飛機裝配生產(chǎn)線已無法滿足市場對飛機的需求。在此背景下，飛機裝配生產(chǎn)線從傳統(tǒng)固定式站位的手工裝配、單站位式的裝配模式，逐步改進為多裝配站位，并按一定的節(jié)拍移動、標準化作業(yè)的站位式裝配生產(chǎn)線。站位式裝配生產(chǎn)線的誕生顯著提高了飛機裝配效率，極大地降低了裝配成本，對于飛機研制和批量生產(chǎn)具有深遠的意義。20世紀80年代以來，隨著市場對飛機產(chǎn)品個性化需求的不斷增加，飛機產(chǎn)品呈現(xiàn)多品種、小批量、質(zhì)量要求高等特征，為了更高效、更快速地適應市場需求，就需要對目前飛機裝配生產(chǎn)線進行持續(xù)深入改進[1]。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡技術的突破性進步，結合其技術成果飛機裝配技術發(fā)展出了計算機輔助裝配技術、基于網(wǎng)絡進行生產(chǎn)調(diào)度模式以及各種創(chuàng)新裝配工藝技術?；谏鲜黾夹g進步，國外先進航空制造企業(yè)緊隨汽車柔性裝配制造業(yè)發(fā)展出了飛機柔性裝配技術，并在飛機研制過程中進行了初步的應用，得了較好的成效。（如表1）

1.2國外現(xiàn)狀分析

國外在柔性裝配生產(chǎn)線方面研究應用較早，空客公司在A320、A340、A380等機型的機翼壁板裝配過程中，應用了電磁鉚接動力頭的柔性裝配技術，解決了機翼裝配過程中翼梁大型構件的自動化裝配問題。洛克希德·馬丁公司在JSF戰(zhàn)機原型機X-35的研制過程中充分應用了柔性裝配技術，類似機身隔框的零件的柔性夾具的定位方法及裝配順序都相同，支持在同一車間生產(chǎn)，實現(xiàn)了通用化制造，大大減少了工具和工裝，飛機裝配周期縮短了三分之二、工藝裝備則由350件減少到19件、制造成本降低了一半[2]。波音公司的柔性裝配生產(chǎn)線技術已比較成熟。通過采用一種U型裝配生產(chǎn)線，F(xiàn)-22的裝配周期由16個月縮短為12個月，F(xiàn)-35的3種機型的裝配被設計在一條裝配線上進行裝配，采用模塊組合柔性加工設備降低成本30%，同時還提高了裝配生產(chǎn)率，節(jié)省了裝配空間。

1.3國內(nèi)現(xiàn)狀分析

近年來國內(nèi)在飛機數(shù)字化裝配技術領域有所突破，在自動制孔、組件級裝配及部件自動對接技術等多個單項技術上有了一定的研究應用，在數(shù)字化工裝設計技術方面，已采用三維數(shù)字化設計技術進行飛機工裝設計，在測量技術方面，激光跟蹤儀、照相測量、激光雷達等測量設備已經(jīng)用于飛機關鍵外形尺寸和位置測量以及飛機部件裝配型架裝配測量[3]。但在柔性裝配生產(chǎn)線相關技術集成應用上，國內(nèi)主要航空制造企業(yè)尚存在較多不足之處，對大型柔性裝配平臺集成應用技術缺乏系統(tǒng)研究，產(chǎn)品設計過程中缺乏對產(chǎn)品柔性裝配的應用考慮，工藝設計過程仍沿用傳統(tǒng)的二維表達模式，需要對基于三維的產(chǎn)品設計要求進行轉(zhuǎn)化銜接，同時二維工藝表達模式難以滿足柔性裝配技術對大量結構化工藝數(shù)據(jù)的需求，國內(nèi)技裝設計部門缺乏柔性裝配的研究。國內(nèi)主要的航空主制單位目前尚未建成自動化柔性裝配生產(chǎn)線，與國外相比存在較大的差距。

2柔性裝配技術分析

飛機柔性裝配技術是一種基于產(chǎn)品設計特征全數(shù)字量定義，充分應用柔性裝配規(guī)劃、數(shù)字化柔性工裝、信息集成技術進行飛機零部組件的精確定位裝配的裝配技術。通過對國外柔性裝配技術應用效果的分析，柔性裝配飛機裝配生產(chǎn)線可有效提高裝配效率和準確度，縮短裝配周期[4-7]。柔性裝配技術具有生產(chǎn)準備時間短、產(chǎn)品質(zhì)量高、對操作者依賴性弱等優(yōu)勢。下面對柔性裝配生產(chǎn)線必須具備的技術的組成進行簡要介紹（如圖1）。2.1柔性裝配信息集成技術以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM為基礎，配合設計端進行面向裝配的數(shù)字化飛機產(chǎn)品并行設計，對裝配過程的裝配工藝進行仿真規(guī)劃、可裝配性分析，應用仿真結論指導柔性工裝設計，在數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)飛機設計、工藝、工裝、裝配過程的全數(shù)字量傳遞，配合各類先進的裝配機電一體化裝備數(shù)據(jù)采集、控制指令下發(fā)，實現(xiàn)柔性裝配系統(tǒng)中各組成部分間的信息管理與集成控制。

2.2飛機柔性裝配規(guī)劃技術

在數(shù)字量飛機裝配規(guī)劃數(shù)據(jù)傳遞的前提下，通過分析設計、制造、容差分配與協(xié)調(diào)技術等柔性裝配影響因素，進行柔性裝配影響因素分析與誤差預測、裝配過程仿真，實現(xiàn)預測和控制飛機部件裝配總誤差。應用各類先進的裝配連接設備，實現(xiàn)裝配過程的數(shù)字傳遞以及零部組件的自動化連接，保證整個裝配生產(chǎn)線的自動、高效運行，從而保證飛機的自動化裝配過程的質(zhì)量和效率。應用數(shù)字化檢測裝備對裝配過程進行精確測量和協(xié)調(diào)，保障裝配的準確性。2.3數(shù)字化柔性工裝技術在飛機數(shù)據(jù)數(shù)字量傳遞的前提下，研究柔性工裝的模塊化、參數(shù)化設計，實現(xiàn)工裝快速響應，快速重構以及數(shù)字化定位，同時柔性工裝的可重構特性，使按單機型規(guī)劃的生產(chǎn)線可以在一定程度上適應生產(chǎn)線的功能調(diào)整，從而實現(xiàn)生產(chǎn)線的低改造成本，提高復用率。

3站位式飛機柔性裝配生產(chǎn)線探討

上文通過對飛機裝配生產(chǎn)線發(fā)展歷程，國外裝配技術發(fā)展狀況以及柔性生產(chǎn)線技術特點的分析，柔性裝配生產(chǎn)線可有效地適應生產(chǎn)訂單的不確定性。站位式生產(chǎn)線規(guī)劃將飛機裝配工作劃分為多個裝配單元，輔以柔性裝配生產(chǎn)線技術，從而實現(xiàn)工藝資源的快速調(diào)整，達到快速轉(zhuǎn)變生產(chǎn)線的生產(chǎn)模式，讓單條生產(chǎn)線在一定程度上可以滿足多機型的混線生產(chǎn)，從而實現(xiàn)飛機產(chǎn)品在多品種、小批量條件下的生產(chǎn)。站位式柔性裝配生產(chǎn)線的特點主要包括以下幾個方面：（1）采用數(shù)字化三維、柔性裝配工藝設計方式，分析各類飛機裝入零部組件裝配順序及調(diào)整方案、容差分配、自動鉆鉚工藝技術、柔性工裝、設備、刀量具、工具及裝配空間環(huán)境等多方面因素，對工藝流程進行柔性裝配過程可視化仿真，對整個裝配過程進行全數(shù)字量傳遞，達到全面反映柔性裝配過程真實工況，優(yōu)化飛機裝配調(diào)整的目的。（2）采用數(shù)字化柔性工裝控制技術，數(shù)字化柔性工裝較好地支撐了柔性裝配技術，其主要構成支持調(diào)節(jié)或部分重組，確保單套工裝可適應同系列、不同機型的裝配定位需求，同時對裝配精度也進行了大幅優(yōu)化提升。在柔性工裝設計過程中，充分承接了產(chǎn)品設計對裝配質(zhì)量的要求，貫徹了柔性裝配質(zhì)量控制理念，為裝配質(zhì)量控制提供了基礎。（3）充分應用各類先進的裝配連接設備，如柔性化可重構制孔單元、可重構末端執(zhí)行器、大部件集成對接平臺等先進設備，為柔性生產(chǎn)提供裝配質(zhì)量、裝配效率的保障，輔以數(shù)字化三維、柔性裝配工藝設計數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)裝配過程的自動化。（4）充分應用數(shù)字化檢測裝備，實時準確地獲取裝配對象的尺寸等幾何參數(shù)，結合結構化的數(shù)字化三維、柔性裝配工藝設計數(shù)據(jù)，準確地獲取裝配對象的位置信息，為先進的連接設備提供理論值、實際測量值，為柔性裝配過程中的準確協(xié)調(diào)裝配控制提供調(diào)整依據(jù)。（5）采用信息化手段集成柔性化工裝、先進的裝配連接設備、數(shù)字化檢測設備以及生產(chǎn)輔助設備，實時采集各類先進數(shù)字化裝備的反饋數(shù)據(jù)，結合數(shù)字化三維、柔性裝配工藝設計輸出要求，對各類數(shù)字化裝備進行統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)人、設備、產(chǎn)品之間的信息互通，構建數(shù)字時代的站位式飛機柔性裝配生產(chǎn)線，實現(xiàn)對整機裝配過程的有效控制。綜上，站位式飛機柔性裝配生產(chǎn)線規(guī)劃是通過充分應用數(shù)字化裝配技術、自動定位與控制等技術，定義飛機的數(shù)字化裝配工藝流程，規(guī)劃生產(chǎn)線裝配方案，從而實現(xiàn)零部組件快速精確裝配的技術。通過應用該技術，實現(xiàn)裝配工裝種類的減少、裝配效率的提高，從而縮短飛機裝配周期，降低成本，增強競爭力。

4結束語

站位式飛機柔性裝配生產(chǎn)線在提升裝配工裝復合利用率方面有著較大的優(yōu)勢，可以敏捷地應對生產(chǎn)訂單的不確定性帶來的生產(chǎn)準備周期延長的問題，同時，柔性裝配技術采用了大量先進的軟硬件系統(tǒng)，極大促進了裝配效率的提升。因此，站位式飛機柔性裝配生產(chǎn)線在面對不同訂單帶來的同型號、不同要求改進改型飛機生產(chǎn)任務或同型號飛機管理優(yōu)化、工藝流程優(yōu)化帶來的生產(chǎn)組織方式調(diào)整時，生產(chǎn)線可在短期內(nèi)迅速重新組合，組織裝配能力進行生產(chǎn)，提升裝配生產(chǎn)線的響應能力，實現(xiàn)對客戶市場需求的快速響應，提升企業(yè)的生產(chǎn)組織靈活性和對變化的適應性，從而不斷促進航空制造業(yè)向模塊化、集成化、智能化、經(jīng)濟化和綠色化方向發(fā)展。

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作者：劉穎 單位：中航西安飛機工業(yè)集團股份有限公司