一、 引言
由于飞机系统导管外形结构的复杂性，导管制造一般需使用焊接工艺，传统导管焊接夹具制造需设计制造专用的夹具定位器再进行安装调试（图1），严重制约焊接导管制造周期，并且生产成本高。目前导管产品更新迭代快，外形更改频繁，传统的导管焊接夹具设计、制造不能满足当下导管制造的快速、柔性、敏捷的要求，因此急需开展数字化导管焊接柔性工装代替传统焊接夹具的制造技术研究。
图1 传统导管焊接夹具
二、 航空系统导管制造用工装发展方向
航空系统导管制造用工装将朝柔性化、自动化发展，具备模块化、可重构功能。工装将采用模块化设计，由多个标准化的模块组成，可以根据导管管径、外形和特殊控制需求进行快速组合和调整，以适应不同导管的生产需求。例如，通过更换局部管体定位器、管端定位器重构一个新导管柔性工装，快速实现对不同导管的加工，提高工装的利用率，提高工装的通用性和适用性，减少工装的设计与制造周期与成本。
三、 导管柔性工装的特点及设计流程
柔性工装是成组的标准模块、应用软件、自动化等集成的先进技术系统。引入了工装设计、制造、应用和管理，以满足高质量，高效率、低成本的导管精确制造的要求。柔性工装可代替传统导管焊接夹具和取消实物实样，同时标准模块可重复使用，缩短工装制造周期与成本。
1.导管成形控制参数的统计。在焊接导管工装中，一般在导管端头、焊缝两侧、与其他部件安装干涉部位设置定位器。传统焊接夹具控制导管外形的基本是管体卡箍、半圆压管器、1/4圆压管器；控制管端的有大头销、法兰定位器等。在柔性工装系统中，将管体、管端的大头销定位器设计成标准模块，按管径分类汇总。法兰等特性结构因安装环境不统一，可设计成半自动可调节式模块。系统获取了导管三维数模后从中提取导管管径、端头形式，自动匹配系统中标准模块，对于无标准模块的自动设计特性定位器并显亮提示。同时根据零件形状、焊接收缩量等自动完成工装的装配。
2.结构特点。与传统焊接夹具不同，数字化导管焊接柔性工装的结构特点是基于产品的数字量尺寸协调，导管类零件装配焊接使用的标准模块可重组设计，预先制造好各种形状，尺寸，标准零件完全可更换，满足工件的加工和组装。考虑到导管制造特点，特殊形状和类型，柔性化定位将夹持紧固组件根据管形来调整结构，满足不同产品的需要。柔性工装设计首先需要改变传统的工装结构，工装组件分为与管形无关的标准模块，以及与管形相关的专业结构件。标准模块由板、定位和夹紧辅助机构组成，主要受轮廓、结构元件、夹压方式的影响，而标准模块尺寸划分为产品规格的尺寸范围，以便根据特定的规则创建符合不同型号的标准尺寸模块。专用组件的设置主要包括固定销连接到法兰的定位块，可以使用特殊的自定义方式安装不同的配件，包括更换、调节和组合式，这些组件可单个或组合连接到法兰的定位块。采用数字化导管焊接柔性工装，80-90%可采用标准模块，仅10-20%使用专用结构制造，从而减少设计、制造工装的周期与成本。
3.制造流程。设计和制造过程将通过PDM平台传递给导管工艺员和工装设计员。首先，工艺员可以快速识别三维模型的安装和制造参考，控制焊接收缩量，并将信息传递给工装设计，从而使数字柔性工装能够实现数字设计和快速制造满足高精度制造新要求。将导管三维模型、焊接收缩量和工艺基准结合起来，创建柔性工装的三维设计，并使用软件进行三维仿真，并生成工装的件号列表和相关技术要求。工装设计完成后，设计者将向工装拼装人员提供一个三维模型图和件号清单，该列表将根据零部件的技术要求选择相应的零件，然后根据三维模型和相关技术要求拼装，工装拼装完成检测合格后提交（图2）。
图2 导管柔性工装
四、 柔性工装在航空导管制造中的应用
1.提高效率。柔性工装基于导管三维模型装配，实现了无实样拼装，缩短了设计周期，提高了工装制造效率。
2.降低成本。传统焊接工装制造要求每个夹具定位器组件需单独设计和制造，成本高。柔性工装系统，可以大大提高导管定位器的重复使用，降低工装制造成本。
3.并行研制。柔性工装模块设计允许在开发其他组件的同时开发，从而进一步缩短开发时间。
4.适应性强。柔性工装可以适应多种导管类型，满足复杂的制造要求，提供极大的适应性和灵活性，柔性工装通常由标准模块组成，利用虚拟零件可以精确制造和定位导线，并用于制造飞机系统导管，解决了传统制造方法中的许多问题。
柔性工装随着技术完善、系统优化，智能和自动化水平将不断提高，柔性工装将变得更加高效和精确，最终提升飞机的生产速率。
参考文献：
［1］宁振波．航空工业的智能制造体系和架构.民用飞机设计与研究，2021（2）
［2］傅蔡安．基于CATIA平台的夹具快速设计与制造系统的构建．现代制造工程，2004（12）.
