飞机柔性工装应用研究跟国内技术现状<一>、柔性制造系统在制造业中应用研究
制造业企业加工设备主要采用加工中心和数控车床，前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零件。在制造业企业中柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加工中心；中、小批量多品种生产中所用的FMS，三维焊接平台工装柔性化主要采用夹具，这样可以获得更高的生产效率。
1、工箱体类零件生产线
箱体类零件的主要加工部分均是由全柔性加工中心组成，几个加工中心组成一个柔性制造单元(FMC)。每个FMC前面是上料辊道，后面是下料辊道及检测站。各个柔性制造单元之间通过自动辊道或机械手连接起来，其中还包括所必需的清洗、研磨、压装、试漏、在线测量、线外测量设备以及切削液集中处理装置等。辅助设备一般采用通过式辊道输送上料，通过型号识别，选择相应的工位、试漏、拧紧程序。在柔性制造单元内，整线设有数个机械手，由全自动机械手进行上下料。在生产线的自动辊道上，设置有产品型号自动识别装置，机械手、辊道、加工中心之间通过总线连接起来，由数控系统自动控制各部分的一致性。同时，控制计算机还能根据各机床的加工情况，选择最优的上下料顺序，并根据设定的范围，将需要抽检的工件自动放入检测站。
2、轴类零件生产线
轴类生产线也是由高精度加工中心、CNC自动车床和全自动磨，以及抛光、清洗及检测等各个柔性制造单元FMC所组成的柔性制造系统FMS。该FMC用高精度加工中心来代替原来的铣床，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还应具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，方便灵活地配置和集成。生产率提高了很多倍，而且产品精度高、质量好。
例如：凸轮轴生产线内的机床选用目前国际顶尖的系统来实现FMS的自动控制，通过制造企业技术人员与机床、控制系统开发商的共同研究，在原有平台上新扩展和开发了多种控制功能和软件，如端面加工单元。同时，生产线的自动控制系统还扩展了主动检测功能，在切削过程中实时对加工尺寸进行检测，并将数据反馈至控制系统，随机修正切削参数，以保证加工精度。凸轮轴生产线能够共线加工多种型号的凸轮轴，加工长度范围300一600mm的凸轮轴。凸轮轴生产线的运储系统还考虑到高湿环境以及地区地基的特点，增加了温度的自动补偿以及地基下沉补偿功能。系统能够周期性地检测外界环境的变化以及自身精度的差异，通过系统中模块化软件的计算，进行自我诊断及补偿，减少定位偏差。
3、夹具在数控机床中的应用
夹具数控机床有许多不同于普通机床的特殊要求：粗加工时要求夹具具有很好的刚度，能承受大功率、高速切削；精加工时要求工件在夹具中的定位及夹紧误差最小；为提高工效，要求夹具元件能大、中融合一体，安装在同一块基础板上，以适应单件或多件同时加工等。当使用多夹具基础板时，既可组装单个大零件夹具，又可组装多个中小零件夹具，工效高，柔性好。些尺寸较大、形状复杂、要求精度较高、定位压紧有困难的零件，单纯用夹具无法完成的，可以采取以下方法是设计专用零件配合夹具元件使用。最常用和使用最多的是设计制造专用定位心轴和钻模板。
柔性制造技术由于其高效、灵活的特性使其成为实施敏捷制造、并行工程、精益生产和智能制造系统的基础，且应用日益广泛，已成为整个机构制造领域的核心技术，FMS是现代生产方式的主流方向和共同基础。
工装设计必须使工件能够在工作台上移动，且可旋转夹持装置，实现精确定位和曲面零件的姿态调整。三维焊接平台系统中的夹具机构可分为4个模块:底板、连接模块、支承模块和夹紧模块，各模块单元可分别设计制造，实现柔性定位。
<二>、国内飞机装配技术现状
近百年来，尤其是二战后，航空工业作为国家经济建设和保卫国家安全的战略产业，得到了持续且快速的发展，同时也带动了诸如新材料、通信、电子等高精尖技术特别是先进制造技术的蓬勃发展。
航空工业是拉动国民经济相关产业的支柱产业之一，经济发达国家更是投入巨资进行研发。在航空产品的制造中，飞机装配是根据尺寸协调原则，将零部件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接，形成高一级的装配件或整机的过程。
迄今为止，飞机装配技术已经历了从人工装配、半机械半自动化装配到机械启动化装配的发展历程，目前快速发展的数字化柔性装配技术更是成为了飞机制造业的科技制高点。在飞机的制造过程中，飞机零部件的尺寸大，数目多，精度要求高，协调过程多，装配工作量约占整个飞机制造劳动量的40%~50%。因此，如何缩短生产时间，提高装配效率和质量，是航空制造业亟待解决的问题。
工装的设计制造在飞机装配过程中占有重要地位，而对于传统的机械加工作业方式，特别是对于一些结构复杂多变、加工批量小的零件，随着零件加工的结束，所配备的专用工装就完成了其历史使命，在飞机的改型换代过程中，往往束缚着航空企业的快速发展。
目前，我国工装整体设计、制造水平与波音、空客等西方先进航空企业相比还有较大差距，总体上国内航空企业依然沿袭前苏联的组织生产模式，自动化效率低，生产准备时间长，产品质量低下、不稳定，成本居高不下。具体来说，传统的飞机装配技术采用模拟量传递为基础，工装设计缺乏创新性，造成工装型架复杂笨重，制造困难，定位件及测量仪器缺乏统一规范体系；同时以模拟量方式传输协调各工艺生产环节的“串行工程”模式，严重阻碍着装配质量的提高，已成为制约我国飞机研制的巨大障碍。总结国内航空企业生产制造方式的弊端，主要表现在以下几方面：
1)依然沿袭着过去几十年来批生产的手工作业和串行生产模式进行飞机装配，效率很低；
2)数字化柔性装配技术进步缓慢，飞机装配的主要手段依然依靠传统专用工装，整个航空系统还未实现大规模数字化技术及设备的应用，制造成本居高不下；
3)未能充分实现工装、工艺设计与产品设计并行工程模式，装配工人需要翻阅大量的图纸、工艺文件，各部门协调困难，返工率高，影响装配周期；
4)采用外协加工的企业存在资质认证困难、保密性差、交货周期长等问题。
近年来，我国航空企业联手科研院校正在朝柔性化装配技术发展。尤其是在工装设计上，依靠引进国外先进装配技术，进行了大量实践，渐渐摸索出适合我国国情的技术革新道路。现阶段来看，主要集中在采用CAD技术进行了包括建立型架标准件库和优化型架及参数设计等；对于装配工序的可视化仿真、装配路径优化等虚拟预装配相关技术也进行了系统研究；在测量检测方面，更是力求采用自主研发的计算机辅助电子经纬仪及激光跟踪仪等先进设备进行精确定位测量，技术水平得到了明显提高。
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