站位式飛機裝配柔性生產線研究

李浩 譚雪鋒 張云弟 羅軍

摘 要：隨著航空制造業的不斷發展趨勢，相同機型、不同構型任務日益增多。如何以低成本提高各種型號和小批量生產的飛機裝配的生產率就顯得尤為重要。柔性裝配技術利用自動化生產技術、信息管理技術和制造加工技術達到新時代的發展需求。文章內容介紹了世界各國飛機裝配生產線的發展歷史，詳細介紹了柔性裝配的重要技術和研究現狀，最后討論了站式飛機柔性裝配技術的特點。

關鍵詞：柔性裝配;飛機裝配;站位式生產線

1飛機裝配生產線發展趨勢歷程

隨著航空業的快速發展，市場對飛機的需求大大增加。工作環境是用固定的工位配置上較為剛性的工裝，用手工定位、打孔、裝配為主導的人工操作步驟。傳統的固定式的站位式飛機裝配生產線，現在已經不能夠滿足飛機市場的需求。在這種情況下，飛機裝配生產線已經從傳統的固定式的手工裝配和單站位的裝配方式逐步改進為多站位裝配，并按照一定的節奏移動，精準化的站位式裝配流水線。站位式的裝配生產線的出現，使飛機裝配的效率越來越高，大大降低了裝配成本，對飛機研發和批量生產具有長遠的現實意義[1]。1980年至今，隨著銷售市場對飛機產品人性化要求的不斷提高，飛機產品呈現多品種、小批量生產、高品質規范，以更好更高效地融入市場。因此，現階段有必要對飛機組裝生產線進行持續深入的改進。

2柔性裝配技術分析

飛機柔性裝配技術是根據設計產品特性的全數據量定義，充分利用柔性裝配整體規劃、智能柔性工裝、信息集成技術，對飛機進行精確定位和裝配的裝配技術。根據國外柔性裝配技術的實際效果分析，柔性裝配飛機裝配生產線能夠使裝配更加高效和精度，從而減少裝配的周期時間。柔性裝配技術具有生產時間更短、產品質量高、對操作人員依賴弱等優點[2]。下面對柔性裝配生產線必須具備的技術構成進行簡單的分析（如圖1所示）。

2.1柔性裝配信息集成技術

基于產品數據信息智能管理系統PDM，協調設計端開展面向裝配的智能飛機產品進行加工設計，對裝配過程的裝配過程進行整體模擬仿真規劃、可組裝性分析，應用仿真結論進行柔性工裝設計，完成飛機設計方案、加工工藝、工裝、組裝的整個數據傳輸數據信息，配合各種優秀的裝配機電一體化裝備數據采集和控制代碼指令的下發，以達到對飛機裝配系統中部分的信息數據管理以及集中控制。

2.2飛機柔性裝配總體規劃的技術性

在對具有數據量的飛機裝配規劃進行數據傳輸的前提下，根據對設計方案、制造、輸出精度分布和技術協調等柔性裝配影響因素的分析，對各種因素和偏差進行預測分析柔性裝配危害及整個裝配過程仿真，完整的預測分析和控制飛機部件裝配的總偏差。采用多種優良的裝配連接機械設備，完成整個裝配過程的數據傳輸及其零部件的自動化技術連接，確保所有裝配生產線的全自動高效運行，確保產品質量。使用智能檢測武器裝備，在整個裝配過程中進行精準測量與協調，確保裝配精準度。

2.3數字化柔性工裝技術性

在飛行器數據信息傳輸的前提下，探究使用柔性工裝的模塊化設計和參數化，完成了工裝的快速響應、快速重構及其數字化精準定位，與此同時，柔性工裝能夠可重構特性使按照單一模型規劃的生產線在一定程度上可以集成到生產線中，進而有效地完成生產線更新改造的低成本，提高復用率。

3站位式飛機柔性裝配生產線研究

基于對飛機裝配線發展歷程、海外裝配技術發展和柔性生產線技術特點的探究，柔性裝配線可以合理地融入制造訂單信息的可變性。站位式生產線整體規劃，將飛機裝配的工作區分為多個裝配單元，再加上柔性裝配生產線的技術性，完成了工藝資源的快速調整，可以迅速改變生產線的生產方式，使一條生產線達到一定程度的多種機型混線制造。使飛機生產能夠達到多種類、小批量的生產條件。站位式的柔性裝配生產線的關鍵特性包括以下多個層次：

（1）選擇數字化3D、柔性裝配技術方法，分析各種飛機零部件的裝配順序和調整方案，輸出精度分布，自動鉆鉚生產技術，柔性工裝，機械設備，刀量儀器、專用工具和裝配內部環境等，對生產過程進行柔性裝配數據全過程的可視化仿真和模擬，對整個裝配過程進行全過程數據傳輸，充分體現真實全過程靈活組裝和改善飛機的工作條件。實現裝配調整的目的。

（2）選用數字式柔性工裝控制系統。數字化柔性工裝是柔性裝配技術的良好支撐點。其關鍵組成部分適合調整或部分重組。保證一套工裝可以集成到同一系列的產品和不同的型號中要求裝配精度定位，同時裝配精度也有了很大的提高。在柔性工裝設計過程中，全面承擔設計產品對裝配質量的要求，貫徹柔性裝配質量管理的核心理念，為裝配質量管理提供基礎。

（3）充分利用各種優良的裝配和連接設備，例如，柔性化能夠重鑄打孔單元、可改造末端的執行器、大型部件集成連接服務平臺等技術裝備，確保柔性制造的裝配質量和裝配效率，加上數字化3D，靈活的裝配工藝技術數據信息，進而完成整個裝配工藝的自動化技術。

（4）充分利用數字化檢測裝備，實時準確獲取裝配目標的規格等主要幾何參數，整合結構數字3D、柔性裝配工藝技術數據信息，準確獲取裝配目標的位置信息，為所連接的設備提供了極好的理論值和具體準確的測量值，為柔性裝配全過程中精確、和諧的裝配操作提供了調整依據[3]。

（5）選擇信息化管理方式，集成柔性化工裝、優秀裝配連接設備、數字化檢測儀器和制造輔助機械設備，實時收集各類優秀數字化裝備的反饋數據信息，整合數字化3D、柔性裝配工藝設計和輸出規范，對各種數字化裝備進行全面管理，完成人、設備、商品之間的信息溝通，在市場上構建數字化的站位式柔性裝配生產線。并完成整個機械裝配整個過程的合理操控。

4結束語

站位式飛機柔性裝配生產線在提高裝配裝的利用率方面具有很大的優勢。可快速解決因制造訂單信息多變而導致生產現場周期時間增加的問題。同時，柔性裝配技術選用了許多優秀的軟硬件系統軟件，極大地促進了組裝效率的提高。因此，站位式的飛機柔性裝配生產線響應不同訂單信息產生的同型號、不同規定，改進改裝飛機生產的日常任務或改進同型號飛機的管理方法和調整。生產線可以在短時間內快速重新布置，組織進行生產組裝，裝配生產線的反應能力提高，完成對客戶市場需求的快速反應，使的公司生產組織能力和適應變化的能力不斷提高。促使航空制造業正朝著模塊化、集成化、智能化、經濟和綠色化發展。

參考文獻：

[1]羅鑫，阮亮.脈動式生產線在飛機總裝中的應用探索[J].現代制造技術與裝備，2019（07）：150-152.

[2]鄭諧.基于遺傳算法的飛機脈動式裝配線平衡問題研究[D].貴州大學，2017.

[3]段勝文.飛機脈動總裝線生產物流布局方法研究[D].南京航空航天大學，2016.