● 摘要
为保证飞机制造准确度及互换协调，制造过程中采用大量工艺装备，工装的质量与精度很大程度上决定了产品的质量与精度。全球竞争和客户需求多样化要求产品变形多、生命周期短、交付期短以及成本低。飞机结构的复杂性、装配工序的增加和新一代飞机产品交货期的缩短，给型号项目中工装准备带来越来越大的压力。传统的定制工装成本高，耗时长，且不能实现与产品的并行设计，在当前产品更新换代加速的环境下，已经不能适应现代飞机多品种、小批量生产的需要，成为制约国内飞机装配技术发展的主要因素之一。盒式连接可重构柔性工装使工装以调节或重新组合的方式重复利用，可大大节约时间和成本。因此，在飞机制造中推行盒式连接可重构柔性工装技术十分必要，开展盒式连接工装快速设计与验证技术研究，并开发相应的软件系统，具有重要的现实意义。本文分析了当前国内外柔性工装的研究现状与背景，总结了工装配置技术的应用情况和发展趋势。详细叙述了盒式连接可重构柔性工装的原理、组成和可配置性；总结了盒式连接工装所需的工装资源，为每一类工装资源建立信息模型；提出了综合工装的概念和定义，建立了综合工装的知识模型；借鉴产品配置原理，提出一种同时利用工装检索、综合工装配置和模块化设计的工装快速设计方法，构建了详细的设计流程；采用力学公式和有限元软件结合的方法对所设计工装的稳定性和刚度进行分析并对分析结果进行管理；在上述研究的成果上开发了盒式连接可重构柔性工装设计系统，建立了系统的结构模型、功能模型和过程模型，并在此基础上，设计并实现了系统的功能，包括工装资源管理、工装快速设计、工装性能分析和工装安装过程规划。论文最后以某机型机身地板梁为例，阐述了盒式连接可重构柔性工装设计系统的工作机理及各个模块的功能，验证了本文方法及软件功能的有效性和可用性。结果表明，所提方法可为产品族装配工装的快速设计提供一种有效解决方案。