大型阵面天线装配工装的布局设计方法

大型阵面天线装配工装的布局设计方法

侯奎，王青杰，王呈顺

中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽省合肥市，230000

摘要：最近十几年，我国的航天航空事业得到了飞速的发展，航天航空领域取得的成绩也是举世瞩目的。但是，我国航空航天领域中技术人员对机械性能的要求标准仍在不断的提高，促使相关技术向着更高的水平的方向发展。在飞机的设计研究中，钻铆的质量越来越引起技术人员的重视，虽然钻铆的相关技术最早是在美国研发的，但目前我国的航空工业中，已经开始广泛的利用钻铆的相关技术，生产出飞机装配中使用的钻铆。

关键词：自动钻铆；定位系统；末端执行器

前言：在飞机自动钻铆装配工装的设计过程中，技术人员应充分结合现阶段飞机壁板铆接所要达到的标准，根据实际需求，进行钻铆系统的相关设计。同时，在目前自动钻铆工装技术的研究上，充分结合相关的技术工艺，对自动钻某系统中的末端执行器部分和定位系统部分进行仔细的研究，从而更好的完成自动钻铆系统的设计。作为一名研究钻铆相关的技术人员，要熟练的掌握钻铆技术系统的控制原理，对系统中的每个技术环节都要有深刻的了解。在前者的基础之上，要对整体飞机自动钻铆装配工装有一个深入的研究，包括末端执行器、机器人的设计原理和应用方式以及飞机系统的定位系统。

一、飞机自动钻铆技术的发展状况

美国是最早发明出自动钻铆机的国家，最先研发出来的是单台式自动钻铆机，主要应用在机身壁板的铆钉铆接。随着新技术的不断研究，渐渐出现了半自动、全自动式的自动钻铆机。目前，自动钻铆机技术已经在波音、法航、意航等工业中进行了大量的应用。我国是在70年代开始对自动钻铆机及其配套的相关技术进行有关的研究，但是由于当时我国的技术水平落后以及其他方面的原因，并没有研究出成熟的集成钻孔及钻铆技术，不过在独立制孔和铆接方面取得了一定的成绩。随着科学技术的不断发展，目前我国的相关领域已经拥有比较成熟的技术，已经研究出可以实现空间精准定位以及相关调整的五坐标自动制孔系统，并将该系统应用到孔定位及检测的多项环节中，同时，我国相关领域的技术人员还研究出了末端执行器的精准定位系统，实现对钻头的旋转制孔工作，并且，末端执行器的精准定位系统还能够进行监测及标定，对不同的零件也能够完成其需要额度制孔处理。随着科技的不断发展，传统的手工制孔方式及铆接方式已经不能够满足新型先进飞机的装配标准，设计人员必须进行更进一步的研究，相信我国相关领域的智能化和自动化还会进一步的发展。
二、飞机柔性装配工装设计现状

目前，工业行业在转型升级的关键时期，加强了对飞机柔性装配工装设计的重视，纷纷采用先进工艺与技术，不仅能够保证柔性装配工装质量，发挥现代技术的优势，还能够提升柔性装配工装工作速度[2]。例如采用行列吸盘式壁板展开柔性装配工装，或者是壁板组件、数控柔性多点装配型架等，在柔性装配工装设计中均有广泛的应用。这些不同的装配工装技术之间也有共通点，通过定位单元、锁紧单元和夹紧单元等，为定位执行末端设计提供依据。

飞机制造环节按照实际布局规定以及设计流程，分别展开定位点布置、工装骨架位域等各项操作，使得飞机柔性装配工装设计更加准确。结合柔性装配工装设计需求，在实践操作中，采用分层映射模型，其中涉及到多色集合理论，立足于设计特点和工装概念设计特点，获得准确的技术参数。在飞机制造方案的引导下优化设计，有效控制几何层，计算之后便可以获得准确的参数。这对于飞机柔性装配工装设计而言，可以切实提升设计的准确度。

三、飞机柔性装配工装设计方案

（一）明确设计要求与柔性定位特征

开始飞机柔性装配工装设计之前，要对设计要求和柔性定位特征进行分析。首先明确设计模型结构特征，然后设置技术参数，确定产品结构与基准数据。按照柔性装配工装设计要求选择合适的装配协调方式，保证装配准确性。同时能够保证不同装配对象之间相互协调，达到装配精准的目标。

随后确定柔性装配工装设计定位特征，展开产品顶层关键特征的分析，分析内容包含产品外形与交点的准确性。按照不同的级别传递分解，顺延飞机制造各个流程，直至零件级分解结束，便可以得到不同流程的特点[3]。通过整合之后便可以得出装配精准度要求、各个流程可能会受到的影响、互换协调特点，经过总结得到产品初始定位特征。除此之外，明确柔性定位特征后，也需要用到部分刚性装配工装，由其发挥辅助作用，在设计环节优化调整工装周期，将一些细节处存在的问题解决，即便产品结构特征发生变化也能够满足设计要求，并且可以保证精准度。

（二）柔性定位器与执行末端设计

对于飞机柔性装配工装设计，定位器在设计环节占据非常重要的位置，能够优化设计效果，加强制造精准度。通常柔性装配工装的定位器均应具备柔性定位功能，即处在自由运动空间范围内能够任意定义自由度。展开柔性设计期间，其本身所具有的稳定性与精准度是加强产品制造安全的重要前提，也能够规避风险，减少成本支出，实现柔性装配工装效益最大化。对于设计工作的实施，应该要突出所在空间简约性与开放性，采集到的设计数据也要反复校对，消除数据误差，尽可能的保证数据精准性。

除此之外，执行末端设计也非常重要，其中包括连接固定接头及销轴等。具体在设计过程中部件之间的互换、对接接头的协调至关重要。执行末端设计要对后续产品制造是否可行、装配作业开敞性、安装与测量的可行性、零部件更换的便捷性等进行综合分析，合理规划布局，切实保证飞机产品制造质量，缩短制造工期。

（三）柔性装配工装行程与布局优化

柔性装配工装设计进行到最后一个环节，需要开展行程与布局的优化，重点在于细节部分的处理。按照飞机产品制造方面提出的要求，最大程度的减少定位器及执行末端柔性调整行程。按照设计期间发现问题，提出针对性的解决方法，使柔性装配工装设计布局能够达到最佳，同时考虑工装使用过程的工艺性，有效提高装配精准度。

结束语：

综上所述，飞机柔性装配工装设计，是当前行业领域内比较常用的一种装配工装设计方法，其优势主要体现在缩短设计周期、零部件循环使用等方面。柔性装配工装结合集成管理系统，能够有效提升柔性装配工装设计精准度，消除参数误差。制定完善的柔性装配工装设计方案，保证设计、制造环节各项操作的有序实施，也能够为今后柔性装配工装技术的应用积累经验。

参考文献：

[1]吴冰.基于飞机装配型架设计技术的研究[J].科技创新导报,2020,17(08):2-3.

[2]刘博锋.飞机数字柔性装配关键技术及其发展[J].内燃机与配件,2019(22):244-245.

[3]王巍,王诚鑫,周天一.集成管理系统在飞机装配柔性工装上的应用[J].航空制造技术,2019,62(13):92-96+101.