产品装配技术的研究现状、技术内涵及发展趋势

产品装配技术的争论现状、技术内涵及进展趋势本文在总结国内外产品装配技术的争论现状根底上，阐述了其分类和内涵，建立了产品装配技术的争论体系框架，并对其面对装配的设计、装配工艺设计与仿真、装配工艺装备、装配测量与检测、装配车间治理等主要争论方向进展了论述，最终指出了将来产品装配技术的集成化、周密化、微/纳化和智能化的进展趋势。前言装配是产品研制过程的关键环节，其将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品。据统计，在现代制造中装配工作量占整个产品研制工作量的 20%~70%，平均为 45%，装配时间占整个制造时间的40%~60%。产品的可装配性和装配质量不仅直接影响着产品性能，而且装配通常占用的手工劳动量大、费用高且属于产品生产工作的后端，提高装配生产效率和装配质量具有更加重要的工程意义。装配技术是随着对产品质量的要求不断提高和生产批量增大而进展起来的。机械制造业进展初期，加工与装配往往还没有分开，相互协作的零件都实行“配作”，装配多用锉、磨、修刮、锤击和拧紧等操作，使零件协作和联接起来。假设某零件不能与其他零件协作，就必需在已加工的零件中去查找适合的零件或者对其进展再加工，然后进展装配，因此生产效率很低。18世纪末期，随着产品批量增大，加工质量提高，互换性生产提到日程上来，渐渐消灭了互换性装配。1789年美国E.惠特尼制造1万支具有可以互换零件的滑膛枪，依靠特地工夹具使不娴熟的工人也能从事装配工作，工时大为缩短。最早的公差制度消灭在1902年英国Newall公司制定的尺寸公差的“极限表”，1906年英国消灭了公差国家标准。公差和互换性的消灭使得零件的加工和装配可以分别开来，并且这两项工作可以在不同的工厂或不同的地点进展。19世纪初至中叶，互换性装配逐步推广到武器、纺织机械和汽车等产品，互换性所带来的装配技术一个重大进步是美国福特汽车公司提出的“装配线”，20世纪初福特汽车公司首先建立了承受运输带的移动式汽车装配线，将不同地点生产的零件以物流供给的方式集中在一个地方，在生产线上进展最终产品的装配，同时将工序细分，在各工序上实行专业扮装配操作，使装配周期缩短了约90了生产本钱。互换性生产和移动式装配线的消灭和进展，为大批量生产中承受自动扮装配开拓了道路，国外20世纪50年月开头进展自动扮装配技术，60年月进展了自动装配机和自动装配线， 70年月机器人开头应用于产品装配中。但是，长期以来机械加工与装配技术的进展并不平衡。一方面，与机械加工用的机床等工艺装备不同，装配工艺装备是一种特别的机械，其通常是为特定的产品装配而设计与制造的，因此具有较高的开发本钱和开发周期，在使用中的柔性也较差，导致装配工艺装备的进展滞后于产品加工工艺装备。另一方面，装配具有系统集成和简单性特征，产品装配性能是指受装配环节影响的局部产品性能，通常装配不仅要保证产品的几何装配性能〔例如装配精度，包括相互位置精度、相对运动精度和相互协作精度等〕，有时还需保证其物理装配性能〔例如发动机转子的振动特性〕，装配问题的简单性导致装配的工艺性根底争论进展方面与机械加工相比，也相对滞后。通常产品的性能来源于设计、加工与装配等环节的共同保证，其中装配对产品性能有很大影响。工程中，一样的零部件，假设装配工艺不同，其装配后的产品性能差异有时很大；甚至假设装配质量不好，即使有高质量的零件，也会消灭不合格的产品。例如卫星总装具有产品构造简单、精度高、零部件繁多等特点，即使在产品的零件全部满足设计指标的状况下，也很难保证装配后整机产品的装配性能，往往需要经过屡次试装、调整及返修才能装配出合格产品。再如我国型高精度陀螺仪，主要零部件加工精度大都到达了周密乃至超周密水平，超过了国外加工精度，但装配后仪表的性能仍旧很难得到保障。同时，某些周密产品在完成装配后或服役过程中， 其性能可能会消灭不同程度的下降，例如航天器导引头装配过程中形成的装配应力 〔尽管工程中常实行肯定措施消除装配应力，但仍旧会有剩余应力存在〕，在产品服役过程中非均匀释放导致的零件外形或位姿发生微小变化，是导引头成像质量下降的主要缘由之一。因此，装配过程不仅要考虑如何保障产品的初始装配性能，也要考虑如何在产品服役过程中保持产品装配性能〔即装配性能的保持性问题〕。随着卫星、火箭、飞机、高端数控机床等产品简单化、轻量化、周密化和光机电一体化等方向进展，服役环境越来越恶劣化和极限化，装配精度要求越来越高、装调难度越来越大，产品装配性能保障也越来越困难。MIT的CHARLES教授指出“Finalassemblyisthemomentoftruth ”。《机械工程学科进展战略报告〔2023-2023〕》指出，“随着现代机械系统构造的大型化和简单化以及服役环境的恶劣化趋势越来越显著， 人们对整机工作性能的牢靠性和可持续性要求也愈加严格。而超周密加工等技术的进展使得零部件设计与加工精度的全都性得到显著提高，因此，产品整机装配性能的保障正在由最初的设计加工环节渐渐向装配环节转移，相关争论得到了世界各国的广泛关注”。产品装配技术进呈现状分析随着大规模工业化生产的兴起，产品装配技术得到了快速进展。机械工业进展初期，还处于单件生产方式时，工人在设计、机械加工和装配方面都有高度的技艺，这时工人绝大多数是技巧娴熟的工匠，通晓设计的原理，并且谙熟他们所承受的材料性能。第一次世界大战之后，大批量生产的消灭，最大限度地应用了分工的思想，并促使产生了一批的专业人员。这种专业分工不仅在车间里进展，而且在工程部门里也进展了专业分工，比方将工人分为机器操作工人、质检工人等；工程师分为构造设计工程师、工艺工程师等；另外产品工程师中有的负责发动机设计，有的负责车身设计，有的负责电气系统设计等。伴随着大规模生产方式的进展，装配也渐渐形成了装配车间治理工程师、装配工艺设计工程师、装配质量检验工程师、车间装配操作工人等人员分工，也渐渐形成了以产品装配技术为主要争论方向的学术和工程团队，有力地推动了装配技术的进展。在产品装配技术方面，国内外学者取得了一系列争论成果，下面分别从面对装配的设计、数字扮装配、装配连接工艺、装配工艺装备、装配测量与检测、装配MES等五个方面，对相关成果的争论现状进展分析。面对装配的设计随着大规模工业化生产的进一步进展，企业专业分工也越分越细，导致了有的专业人员很少接触实际的产品， 有的人甚至没有进过工厂。因此，“易于装配的设计”或者说“可装配性”渐渐受到大家关注。面对装配的设计〔 DesignforMassachusetts大学的BOOTHROYD和DEWHURST于1980年正式提出。早期的 DFA方法，主要是为了实现装配自动化而进展产品构造改进的争论中形成的。 其方法一般是通过手册形式的装配设计指南、软件工具等，对产品构造中存在的不利于装配的问题进展分析评价，并基于相关产品设计学问提出再设计建议，从而降低产品装配难度并提高产品的装配性能。最早消灭的两种 DFA方法，是 Hitachi AEM方法和BoothroydDFA方法。尽管早期的DFA方法期望能在产品的概念设计一开头就发挥作用，但实际上往往是等产品的设计进展到肯定阶段后，才对产品构造的可装配性进展评价，或者对不同的装配构造进展分析比较。这种事后检查的方式难以避开零部件设计的返工，DFA的作用也没能充分发挥出来。另一方面，这种针对产品构造进展可装配性定量评价的 DFA方法，需要用户输入大量的数据，不但过程比较繁琐，而且评价过程很不直观。随着制造技术的迅猛进展，企业对 DFA的需求也日益迫切，要求也不断提高，促使了DFA自身的改善，特别是并行工程的兴起为 DFA注入了的活力。学者们结合工程实际，对 DFA的进展与改进做了大量的探究和争论，并认为DFA技术在涉及对象方面不仅与产品本身有关， 也与装配过程有关。DFA的作用对象也拓广为产品开发中与提高产品装配性能相关的全部活动， 从全面提高产品装配性能的角度动身，DFA进展为包含了以下几方面的争论内容： 产品装配建模、产品装配规划与优化、产品装配构造评估、装配公差分析与综合、机构运动分析与综合等。以上这些争论内容从不同侧面对产品装配性能进展分析，以检验产品构造设计的可装配性。其中，装配模型是解决如何在计算机中表达和存储产品装配信息，使之能够全面支持产品的设计过程，并为后续的产品装配自动化、装配规划与优化、装配分析与评价供给所需的信息；装配公差分析与综合主要是从合理安排装配公差的角度来降低装配费用； 机构运动分析与综合主要是对产品的机构装置运动进展定义， 以分析产品工作过程中的动态性能。虽然DFA的争论对象在学者们的争论和探究中得到拓展，但从上述的DFA的进展过程来看，DFA的争论主要还是以产品构造设计为动身点，通过考虑其产品零部件的可装配性、装配本钱和时间、装配挨次和路径等与装配相关的问题，并通过供给一系列有关装配设计的分析评价准则和方法，帮助设计人员对产品可装配性进展全面分析，一方面为产品设计供给合理的修改意见，另一方面为制定产品的装配工艺规程供给指导性的装配序列和装配路径等工艺参数。数字扮装配技术计算机和数字化技术的消灭极大地促进了装配技术的快速进展。 数字扮装配是产品装配技术与计算机技术、网络技术和治理科学的穿插、融合、进展及应用的结果。数字化技术与传统装配技术的结合即数字扮装配技术。广义的数字扮装配技术内涵格外丰富， 不仅包括与装配相关的构造设计及工艺技术，而且包括装配工装与测量技术等，例如飞机数字扮装配技术通常涉及飞机设计、零部件制造、装配工艺规划、数字化柔性定位、先进测量与检测等众多先进技术和装备。本文的数字扮装配技术指狭义的数字扮装配技术，是指利用数字化样机来规划和仿真产品的实际装配过程的技术总称，其主要基于产品数字样机开展产品协调方案设计及可装配性分析，并对产品的装配工艺过程的装配挨次、装配路径以及装配精度等进展规划、仿真和优化，从而到达有效提高产品装配质量和效率的目的。结合数字扮装配技术的进展过程，下面主要对计算机关心装配工艺规划、数字化预装配与虚拟装配、计算机关心装调、装配精度分析等争论现状进展分析。①计算机关心装配工艺规划20世纪80年月初，随着计算机技术的进展与普遍应用，消灭了计算机辅助装配工艺规划〔Computer-AidedAssemblyProcessPlanning 技术。计算机关心装配工艺规划技术，也称为装配 CAPP技术，其本质上就是应用计算机模拟人进展装配工艺编制， 并自动或交互生成装配工艺文件的方法。自上世纪80年月初以来，国内外很多学者在装配模型、装配序列规划和装配路径规划等 CAAPP的关键技术方面进展了大量的争论，取得了较多争论成果，CAAPP的关键技术是装配挨次规划〔或者称为装配序列规划〕和装配路径规划。由于装配挨次的好坏直接影响着产品可装配性，以及装配的操作难度、操作时间、工夹具数目和劳动强度等，因此如何猎取一个好的装配挨次就显得尤为重要。在装配挨次自动规划方面，目前一些主要的方法包括：①通过推理产生全部装配优先约束，继而得到装配挨次；②基于“可拆即可装”的思路，获得产品的装配挨次；③通过人工智能领域中的专家系统或启发式算法等来获得产品装配挨次等。虽然利用计算机来代替手工编制工艺能够在肯定程度上提高工艺规划的效率，减轻人的重复劳动，但完全依靠计算机的推理来自动生成产品的装配挨次，对于简单的装配问题又不太可能得到令人满足的结果，特别是当产品的零部件数目较多时，其装配序列存在着“组合爆炸”问题，从而导致计算简单性很高，效率低下。从组合学观点看，假设一个装配体由N个零件组m种可能的装配方法，则装配体可能的装配序列为mN*N!同时，设计中的微小改动也可能引起装配挨次的较大变换。在装配路径规划方面也存在类似工程化应用缺乏的问题，国内外学者在装配路径自动搜寻方面也做了大量的争论，相继提出了方向多面锥方法、拓扑降J函数法、人工势场法、可视图法、单元分解法、C空间障碍法等装配路径自动规划算法。但是对于简单产品的路径规划，由于其状态空间规模大，在求解空间内必需进展大量的搜寻和干预碰撞检测等缘由，导致当前装配路径求解算法存在求解成功率差、求解效率低等问题。由于自动生成装配工艺规程的简单性，目前相关争论成果以理论探究为主，尚未有成熟的工具软件在实际工程中得到应用，目前工程中的CAAPP主要还是承受检索式和派生式的工艺规划方法。②数字化预装配与虚拟装配20世纪90年月，制造业出了一个划时代的创举——波音 777在整个设计制造过程无需实物样件和样机，直接进展了第 1架波音777的首飞，一次成功。数字化预装配〔DigitalPre-Assembly〕是实现这一创举，确保飞机设计制造一次成功的关键技术之一。 数字化预装配技术可理解为利用数字化样机对产品可装配性、可拆卸性、可修理性进展分析、验证和优化的技术总称。早期的数字化预装配主要是设计部门进展产品装配的几何约束和干预检验及不协调问题分析，主要目的是获得具有良好可装配性设计的产品，虽然这些设计部门所进展的仿真在肯定程度上考虑了产品装配工艺， 但是在很大程度上无视了产品装配过程中的场地、工装和人员等生产现场信息；随着数字化预装配技术的推广应用，人们渐渐生疏到仅从设计角度考虑产品装配性的局限性，因此面对生产现场的装配过程仿真和装配规划技术也渐渐成为数字化预装配技术的主要争论内容之一。虚拟装配技术是在虚拟现实与数字化预装配技术相互融合的根底上进展起来的。虚拟装配技术是指综合利用虚拟现实技术、计算机图形学、人工智能技术和仿真等技术，在虚拟环境下对产品的装配过程和装配结果进展仿真与分析，从而到达检验、评价和推测产品的可装配性，并对产品的装配挨次、装配路径装配方法、装配资源、人因工程等相关问题进展关心分析和决策的方法。虚拟装配技术继承和进展了数字化预装配技术，但与 DFA和数字化预装配技术不同的是，虚拟装配更强调通过建模和仿真技术来实现实际物理装配在计算机上的“本质实现”，其更多的是从工艺过程的角度实时地模拟装配现场和装配过程中可能消灭的各种问题和现象， 从而实现在实物试装前预知产品最终的装配性能并进展优化工艺，其中虚拟装配过程建仿照真与分析是手段，实现装配性能推测与优化决策是目的。对于虚拟装配中“虚拟”的精准含义，学者们则有不同的理解。虚拟环境供给的沉醉感、交互性与实时性极大地促进了设计者直觉、想象力与制造力的充〔VirtualAssembly中的V就是VR(VirtualReality)，强调VR在装配仿真中的应用，强调以一种沉醉的直观的方式增进技术人员对装配过程的理解，从而觉察其中的装配问题，并认为只有利用了 VR技术才能称之为“虚拟”。也有一局部学者从计算机仿真的角度来解释“虚拟”，认为只要是在建立物理的真实系统前， 承受计算机数字化模型和计算机仿真来进展有关产品设计与制造方面的决策，就可以认为是“虚拟”。正如人们所熟知的，反映客观对象本质的模型固然会给人以真实感，但具有真实感的模型却不肯定能反映客观对象的本质。笔者认为，虚拟装配技术中的“虚拟”是分层次的，计算机仿真与VR是虚拟的两个不同层次，VR是计算机仿真的更高进展阶段。或者说，“虚拟”可以从狭义和广义的角度来理解，狭义的“虚拟”是指承受了 VR技术的虚拟，广义的“虚拟”是指建立在物理系统前，利用计算机仿真环境和计算机数字化模型来进展相关设计和制造活动，都可以称之为“虚拟”。由于虚拟装配技术具有迷人的应用前景， 西方工业国家相继成立了一大批虚拟装配争论机构，并开展了应用根底技术的争论，建立了一批虚拟装配系统并在企业得到工程应用，取得了良好效果。 20世纪90年月华盛顿州立大学与美国国家标准技术争论所 NIST合作开发的虚拟装配设计环境 VADE(VirtualAssemblyDesignEnvironment) 是一个具有代表性的虚拟装配系统，在这个虚拟装配系统中，设计者可以选择最抱负的装配挨次，生成装配 /拆卸路径规划以及观看最终结果。我国自 90年月末开头虚拟装配技术的跟踪争论，国内清华大学的肖田元、张林鍹等；浙江大学的谭建荣、刘振宇等；北京理工大学的宁汝、刘检华等；上海交通大学马登哲、范秀敏和武殿梁等；华中科技大学的李世其、王峻峰等；哈尔滨工业大学的姚英学、夏平均等；南京理工大学张友良、汪惠芬等；西北工业大学的李原、张开富等；北京航空航天大学的刘继红等相继开展了虚拟装配相关技术的争论， 并提出了很多有价值的理论和方法。目前，虚拟装配技术主要从早期的基于抱负几何的装配过程建模与仿真，向基于物理的建模与仿真方向进展。③计算机关心装调技术在产品装配技术的进展过程中，针对一些周密仪器仪表的装配，尤其是周密光学系统的装调，由于其系统构造趋于简单、成像质量接近衍射极限，其装调难度极大，传统的光学装调手段无法满足要求，在此背景下，随着计算机技术的进展，消灭了计算机关心装调技术 (ComputerAidedAlignment,CAA) 。计算机关心装调将光学检测技术和计算机优化技术相结合， 将计算机关心技术应用于简单光学系统装调中。其主要思路是通过光学检测工具〔如激光干预仪等〕猎取光学系统的测量参数，在此根底上通过分析计算，猎取光学系统各个元件的装调参数。1970年至1985年，美国的Itek公司提出了当时一种格外先进的光学系统设计思想，但在最终系统装调中始终无法使系统的成像质量接近理论设计值。EGDALL等人领先提出了计算机关心装调的设想，到达了良好的装调效果。美国SantaBarbara争论中心的FIGOSKI等人对离轴无遮拦三反射镜光学系统进展计算机关心装调，并对一比例缩小的原型机进展了实际的装调试验，使整个视场波前误差 RMS值到达了0.055λ〔λ=632.8nm〕。近年来，美国亚利桑那州的SCHMID等利用矢量波像差理论，分析了轴对称光学系统存在装调误差时的系统像差特性。国内对计算机关心装调技术的争论起步较晚，但也取得了较多争论成果。中国科学院长春光机所的张斌、韩昌元，杨晓飞等人；中国科学院南京天文光学技术争论所罗森等；哈尔滨工业大学的空间光学工程争论中心刘剑峰等；中国科学院西安光机所的车驰骋、孔小辉等人利用计算机关心装调技术指导特定光学系统装调过程，起到了良好的装调效果。但以上这些争论都是对计算机辅助装调技术的理论争论，且集中在失调量的数学解算上。国防科技大学的薛晓光等人在光学自动设计模型中引入机械构造和装配工艺约束， 建立了面对装配过程的周密光学系统计算机关心装调数学模型。目前，争论建立光学系统的装调工艺模型，在此根底上通过装调工艺参数的灵敏度和相关性分析等，查找最优的关心装调工艺参数，从而定量指导装配工人进展快速精准装调是进展重点。④装配精度分析产品装配的根本问题之一是保证装配精度。 产品装配精度分析技术是指在产品设计阶段或现场装调阶段，综合分析影响装配精度的各方面因素，在此基础上通过对装配过程中各种装配偏差源或者加工误差进展建模与分析， 从而到达对产品装配精度进展推测和掌握的技术统称。 目前国内外争论学者针对产品装配精度分析的相关理论及方法开展了深入争论，成果主要涉及到公差建模、装配偏差传递与累积、公差综合与装配精度掌握等方面。其中公差建模是装配精度分析的根底，装配偏差传递与累积是装配精度分析的核心，公差综合与装配精度掌握是装配精度分析的目的。公差建模主要用于对公差进展准确无误的表述，并对其语义做出正确合理的解释。其中，公差信息模型用于实现公差信息的全面描述，其不仅要能够支持各类公差信息的完整表达，而且能够表示信息之间的约束关系，确保公差信息表达的标准性；公差数学模型用于依据工程语义对公差信息进展数学描述和解释，是实现公差表达处理以及在各阶段的数据传递的关键。比较典型的公差模型包括：基于拓扑和规律关联外表的公差信息模型〔TopologicallyandTechnologicallyRelatedSurface,TTRS〕，多色集合模型，小位移旋量模型〔SmallDisplacementTorsor,SDT〕，公差变动矢量图模型〔ToleranceMap,T-Map〕以及自由度模型等。装配偏差传递是指产品尺寸和几何精度在装配过程中的相互作用， 以及其基于几何接触和几何协作在装配过程中的累积。偏差传递通常基于尺寸链、变动几何约束网络、状态空间模型等方式。尺寸链是由挨次连接的尺寸公差信息构成的封闭尺寸组，BJORKE和DEVRIES首先提出了二维尺寸公差链的自动生成方法，国内学者如上海交通大学的周江奇、来民等，北京理工大学的宁汝等分别实现了三维装配尺寸链的自动搜寻和生成。 变动几何约束的概念由CLEMENT等领先提出，浙江大学的胡洁、吴昭同等将其扩展为变动几何约束网络并用于装配偏差传递与积存计算。 状态空间模型承受掌握理论中的状态空间理论描述多工序误差和装配偏差的传递过程， JIN和SHI对多工位制造偏差流进展了分析，建立了综合考虑基准误差、夹具误差、尺寸及几何误差的误差流模型，上海交通大学的来民等、西安交通大学的洪军等分别争论了该模型在汽车车身及周密机床装配中的应用。公差综合又称为公差优化，目的是在公差安排时以最小的代价满足设计要求。公差优化主要为了衡量公差设计方案的优劣，主要以装配精度要求为约束条件，以制造本钱、质量损失等作为优化目标。国内外学者先后提出了诸如负指数模型、多项式模型等制造本钱模型和 TAGUCHI质量损失模型、平方质量损失模型等质量损失模型，并通过解析法和迭代法等优化算法实现公差优化。装配精度掌握是装配精度分析的主要目标之一，尤其对于周密产品而言，如何在现场装调阶段提出合理的装调方案，从而确保产品的装配精度，始终是工程中的难题之一。依据产品的精度要求以及生产型式，保证产品精度的装配方法主要分为：互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法等。传统的装配精度掌握技术的争论主要基于以上装配方法，结合现场装配阶段的实测尺寸数据，利用相关优化算法对装配组合、修配量或调整量进展优化求解，以提高装配精度和装配成功率。然而，产品的现场装调阶段往往受到来自测量、定位、夹具、紧固力掌握等各个环节的不确定性因素影响，仅仅通过几何量掌握产品精度的装配方法已经难以保障装配精度的全都性。因此，当前面对装调现场的装配精度掌握争论已经渐渐转向装配精度的实时测量与跟踪推测， 并在此根底上，优化与调整装配工艺参数〔包括零件定位位置、紧固力大小等〕，从而实现对装配精度的掌握。此外，越来越多的争论学者意识到，在装配精度分析过程中将零件的外表形貌及其在装配力作用下的影响考虑进来， 将会使得精度推测结果更加真实准确。这种综合考虑外表形貌与受力变形的装配精度分析技术是当前争论热点之一。装配连接工艺在产品装配中需要广泛地使用各种连接方式将分别的零部件连接到一起，最为常用的连接方式包括螺纹连接、焊接、铆接以及粘胶连接等，本文中主要对螺接和铆接工艺进展争论现状分析。①螺纹连接工艺由于可以获得很大的连接力，便于重复拆装，同时又具有互换性、易于大批量生产、造价低等优点，螺纹连接成为机械产品中应用最广泛的连接方式之一。据统计，一般家用轿车上螺纹连接可以到达 3000多个，占汽车制造装配总作业量的30%以上。螺纹连接的最终目是在被连接件间获得牢靠的夹紧力， 即螺纹连接件内部产生牢靠的预紧力。由于在拧紧过程中预紧力通常都不易直接测量和掌握，通常状况下是通过其他手段间接掌握，于是针对不同的预紧力掌握手段，产生了不同的拧紧方法。《螺纹紧固件通则》中规定了 3种典型的螺纹拧紧方法，包括扭矩法、转角法和屈服点掌握法。扭矩法的根本原理是在拧紧过程中通过掌握拧紧力矩来实现对预紧力的间接掌握，具有操作敏捷，工具简洁，本钱低等优点，应用范围最广，特别是单件、小批量产品，这些产品受限于操作本钱和装配空间，普遍承受扭矩法。国内外学者运用理论分析、试验和有限元仿真等手段对扭矩法进展了大量的争论工作。早在 1976年，MOTOSH就提出了计算拧紧力矩的理论公式，将拧紧力矩分为：端面摩擦力矩、螺纹摩擦力矩和预紧力矩。 1989年，SHIGLEY和MISCHKE在公式中考虑了螺旋升角的影响； 2023年，NASSAR等人建立了螺纹牙的三维静力学模型，并考虑了端面压力分布和螺纹面压力分布的影响，使得扭拉关系公式更加准确。在实际的拧紧过程中，扭矩法掌握预紧力通常表现出较大的离散性，美国奥克兰大学的 NASSAR团队通过大量的扭拉关系试验争论了螺栓尺寸、螺距、润滑条件、拧紧速度、拧紧次数、涂层种类、外表粗糙度和涂层厚度等因素对扭矩法掌握精度的影响。随着计算机技术和数值模拟技术的进展，有限元仿真也被用于争论扭拉关系。YU等建立了螺纹连接的三维有限元模型，在螺母外侧外表施加切向应力仿真拧紧过程，争论了摩擦系GONG等人承受同样的仿真方法，考虑端面压力分布的影响，拟合了更加准确的扭拉关系公式；SARAVANAN等还争论了端面的非平行性对扭拉关系的影响规律。转角法通过掌握拧紧转角来到达掌握预紧力的方法。 转角法对预紧力的控制精度要高于扭矩法。转角法通常是先用较小的力矩值将螺纹连接件拧紧，然后再将连接件拧过肯定角度θ使得螺纹连接中产生预紧力F，所以转角法在工程中又叫扭矩-转角法。但实际拧紧螺纹连接件时，很难判别何时与被连接件完全贴紧，即无法确定转角θ的起点。屈服点掌握法最大限度地利用了螺栓强度，当螺栓内部应力到达材料屈服极限时完毕拧紧，将此时的预紧力作为目标掌握值。屈服点掌握法的掌握精度高，预紧力离散度较小，但拧紧工具比较简单。另一方面，螺纹连接的松动会直接影响产品服役性能，国内外相关学者一直在试图提醒外部载荷条件下的螺纹连接松动机理。JUNKER早在1969年就通过振动试验觉察横向振动是造成螺纹连接松动的主要载荷形式。此后一些学者尝试建立理论模型来提醒横向振动条件下的螺纹松动机理，典型的理论模型有定量二阶模型、质量-弹性模型和非线性数学模型等。2023年PAI和HESS通过争论觉察局部滑移的累积和扩展是导致螺纹松动的主要缘由，这一觉察也被IZUMI等和DINGER等人证明。同时，争论者从工程应用的角度，也提出了一些型的防松构造，如阶梯锁紧螺栓、基于三次螺旋曲线的螺纹连接以及带楔形斜面的锁紧螺母等，并在工程中得到较好应用。当前，针对螺纹拧紧工艺的争论已经比较成熟，但螺纹连接的松动问题始终没有得到彻底解决，其机理仍旧不清楚，因此如何从机理上提醒螺纹连接松动的缘由，并给出确保防松性能的设计准则和工艺参数，是后续螺纹连接工艺争论的重要内容之一。②铆接工艺铆接是利用铆钉塑性变形将两个或两个以上元件连接在一起的一种不行拆卸的机械连接工艺，铆接过程中铆钉在力的作用下，发生膨胀，与孔壁产生干预协作，并在端部产生墩头。由于铆接成型工艺简洁，本钱低廉，连接强度稳定、抗高温、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天、纺织、汽车及船舶等领域，例如一架空客 A320一般客机机体在生产中就需要 100多万件铆钉。目前对铆接工艺的争论主要集中在铆接机理、铆接工艺参数优化、铆接构造疲劳寿命以及先进铆接设备等方面。铆钉及孔壁变形是铆接成型的重要机理， WRONICZ等争论了压铆后孔周的应力与应变分布状况，并比较了压铆力和铆钉类型对应力应变的影响。SHISHKIN提出了一种计算铆钉接触压力和卸载结果的方法。夏平分析了连接孔圆柱面上的径向分布压力及铆钉帽对板圆环面上的分布压力。 ATRE等分析了钉头变形和力-位移曲线的变化，以准静态位移掌握铆接过程，觉察了铆钉屈曲引起的非轴对称变形以及密封剂对环向拉应力的影响。 WRONICZ等提出了铆接孔四周的高应力和应变梯度的存在。 WITEK分析了抽芯铆钉铆接铆钉核位移函数与铆接力的关系以及塑性应变分布。 XIONG等使用简单变分法的数值解析方法，可解决单向受拉加载状况下的薄壁件铆接连接应力。 ABDELAL等分析包含了热效应、材料快速塑性变形等材料属性，获得了应力和应变的状态以及材料变形和热过程。SZOLWINSKI等争论说明，钉孔发生干预协作后孔周四周形成的剩余压应力对构造裂纹的萌生与增长有深远的影响。基于作用机理，学者们争论了工艺参数对铆接成型的影响，进而进展铆接工艺参数的优化。LI等争论了钉/孔间隙、摩擦系数、腐蚀膨胀三个因素对应力状态影响。刘秀全承受塑性有限元方法对自冲铆接过程进展了数值模拟，得到了成形过程中应力、应变分布规律，以及自冲铆接成形工艺参数对连接表观效果和强度的影响。RANS等觉察镦头的平面度、压铆力和铆接板厚度方向的压缩对剩余应力的大小有重要影响。 SKORUPA等指出掌握压铆力比掌握镦头尺寸更简洁得到质量更高的铆接件。 CHERAGHI 等借助有限元仿真分析了工艺参数压铆力、铆钉长度、镦头直径和高度、埋头窝的深度、孔径公差对铆接质量的影响，指出适当降低埋头窝的深度可以允许其它工艺参数有更大的变化范围。曹增加等觉察承受 66°铆模倾角可以实现较抱负的干预协作，接头疲乏寿命最长。刘永胜等觉察接头的锥度变化对接头中的应力分布影响不大，但对应力值的影响较为明显，锥度掌握在 2°-10°比较适宜。在铆接装配对连接构造寿命的影响方面， 陈福玉等证明通过掌握孔径可以提高铆接构件的疲乏寿命。 CHAKHERLOU等觉察当干预量在 1%~3%，试验件的疲乏寿命在不断增加，干预量为 4%时疲乏寿命增加不明显。田秀云等通过试验验证干预协作铆接的疲乏寿命比一般铆接的疲乏寿命提高了 。MANES针对T型搭接铆接构造，分析工艺参数对产品构造局部应力的影响，以优化工艺参数。RIJCK等通过镦头参数预估构造疲乏性能。目前先进的铆接工艺主要有电磁铆接和超声关心铆接等。 YOON等建立了电磁铆接三维有限元分析模型，进展了最大压铆力的优化争论。FOX等测量了电磁铆接后的三轴应力对铆接孔的疲乏寿命的增益。 曹增加等提出利用电磁铆接实现抱负干预协作铆接，并对基于电磁铆接的抱负干预协作铆接工艺进展了试验争论，分析了铆模倾角对铆接后铆钉镦头、干预量及剩余应力的影响。TIMOTHY 等人建立了人工铆接过程中铆枪、活塞及工件的三自由度模型。LUCAS等争论了超声叠加柱状铝棒的挤压变形过程，分析了径向和轴向两种不同超声叠加振动下的摩擦效应。 NGAILE等将超声叠加技术应用于微挤压成形，通过试验观看了超声鼓励对变形载荷以及外表质量的影响。 SIEGERT等针对超声叠加成形工艺，争论了叠加过程对摩擦力带来的影响，提出了包含超声叠加影响的摩擦规律。ABDUL等分析了激振力对变形力的影响规律，争论了应力应变关系中的临时软化效应。ZHANG等建立数学方程式，描述了超声振动下材料的屈服强度的变化，认为屈服强度是超声强度的指数函数。目前对于金属构造铆接争论已相对较为完善， 然而对于复合材料的低应力铆接成型机理尚不清楚，其工艺参数优化也是争论难点，同时先进铆接设备研发，如电磁铆接、超声铆接关心设备和型铆接构造的争论也是将来铆接工艺的争论方向之一。装配工艺装备装配工艺装备是实现产品自动化、智能扮装配的工具。与机械加工用的机床等工艺装备不同，装配工艺装备的设计过程与待装配的产品构造、装配工艺和检测技术等亲热相关，产品构造及工艺的差异性导致装配工艺装备是一种特别的机械，通常为特定的产品而设计制造的，具有较高的开发本钱、柔性差等特点，因此目前国内外尚缺乏普适性的装配工艺装备方面的系统理论及方法体系。笔者结合产品的装配工艺特征，主要分析了栓接、铆接、部件调姿与对接等工艺装备，以及微小零件的装配工艺装备的进呈现状。拧紧工具是产品装配过程中应用最广泛的装配工艺装备之一， 其进展具有典型的准确化、自动化进展趋势。 ATLAS、英格索兰等国外拧紧设备集成了完善的拧紧工艺参数掌握策略， 100N.m级别扭矩掌握精度达 1%以内；我国拧紧机制造企业及相关争论机构也对拧紧机及其拧紧掌握策略开展了大量争论，争论成果应用于汽车发动机、弹体等装配拧紧过程，但掌握精度、牢靠性与国外同类产品相比仍存在差距。拧紧过程中螺栓间弹性相互作用是影响预紧力全都性的重要因素之一，而多轴同步拧紧有利于削减预紧挨次的影响、提高装配性能，目前双轴、多轴拧紧设备已在国内外汽车装配过程中广泛应用；Rolls-RoyceGE公司也普遍应用双轴、多轴拧紧设备实现航空发动机准确装配，而我国目前尚缺乏航空发动机多轴拧紧装配应用实例。随着自动化技术、机器人技术的进展，国内外争论应用了承受机器人带动拧紧机的自动化工艺装备，提高了预紧力全都性、削减了装配过程中的误操作，如上海商用发动机制造公司等制造企业研制的转子内腔螺栓拧紧机器人、 大型低压涡轮单元体自动化拧紧设备，法士特汽车传动公司重卡变速器装配线应用的拧紧机器人等。铆接装备在飞机机身、曲面天线、汽车车身等板类零部件装配过程中广泛应用，自动化工艺装备正逐步取代传统人工连接，大幅提高了装配效率及产品牢靠性。制孔通常作为铆接的根底工艺，孔定位精度、深度及孔壁质量等直接影响装配质量和疲乏寿命，制孔装备在自动扮装配过程中发挥巨大作用，如A380机翼壁板装配应用了 CNC自动制孔机床，NorthropGrumman 公司研制了5种自动钻孔系统〔ADS〕，并应用于F-35机身柔性装配过程。中国重汽、长安福德等汽车制造企业为削减制孔过程的影响，应用了车身自冲钻铆设备，通过将铆钉直接压入板材形成稳定连接。自动钻铆设备广泛应用于国外飞机机身、机翼壁板、汽车车身装配中，如达索航空公司应用的自动化钻孔、铆接紧固件安装机器人，XI等研制的机器人与 5轴联动顶铁支架相互协作的自动化气动锤铆系统等。大部件调姿与对接是航空航天产品装配的重要环节，对于装配精度、装配效率具有重要影响。航空航天产品大部件装配过程中广泛涉及调姿与对接，如飞机大部件对接、航天器舱段水平对接、卫星舱段垂直对接、舱段对接等，传统的调姿与对接主要依靠专用工装进展定位和夹紧，并协作人工作业实现部件间的几何关系和约束，该方式不易进展准确位姿调整，且装配效率低；近年来，先进集成公司〔AdvancedIntegrationTechnology〕、德国BROTJE公司等制造企业和争论人员提出了一类基于数字化测量的对接系统以实现高效、准确的调姿与连接，该类系统一般包括数字化测量系统、位姿调整机构、掌握系统和数据处理系统，各系统相互协作实现柔性化对接。我国航空航天中的大部件调姿与对接仍旧沿用以人工操作为主的传统方法， 往往需屡次调整才能满足对接精度要求，近年来国内一些高校和企业乐观开展大部件对接理论和实践争论，如浙江大学郭志敏等开发了基于三坐标支撑柱的大型刚体位置和姿势调整系统，北京航空制造工程争论所杜兆才等争论了多机器人协调操作系统在飞机大部件对接中的应用等，初步建立了系统的自动调姿与对接装备的技术体系。周密微小型零件手工装配效率低、产品全都性差，相对而言，承受工艺装备更简洁实现高效率、高精度装配要求。一般微小型零件的周密装配系统包含视觉检测单元、微力检测单元、操作手单元及主控单元，分别实现猎取待装配零件与目标零件位姿信息、装配零件力的掌握、装配工艺操作及对其它系统的掌握等功能。近年来国内外针对微装配工艺装备开展了大量争论，如德国的卡尔斯鲁厄核争论中心微构造争论所、巴特勒争论所、达尔马诗塔特大学等很早就开头微装配工艺装备争论；瑞士联邦理工大学始终致力于周密装配机器人开发，成功研制了 MEMS零件与其它周密微小零件装配的系统；加拿大多伦多大学研制了 6自由度微装配系统，用于实现三维微构造 -微电机驱动微镜的周密装配等；芬兰坦佩雷大学，日本的东京大学、名古屋大学，法国的 FEMTO-ST争论中心，意大利的比萨大学，美国的Zyvex公司、德州大学阿灵顿分校、明尼苏达大学等开发了一系列周密装配工艺装备。我国的大连理工大学、华中科技大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安交通大学、南京航空航天大学等单位都曾经成功研制微装配工艺装备。将来装配工艺装备正向高牢靠性、自动化、柔性化、智能化、应用集成化等方向进展；同时装配工艺简单性、构造及工艺参数不确定性等也要求装配工艺装备研制过程中，实现工艺装备与工艺、检测技术的系统集成。装配测量与检测测量与检测是确保装配质量的直接保障手段， 甚至有的测量设备已经作为工艺装备的一局部，直接参与到产品装配中。依据测量对象的不同，装配测量与检测技术主要分为三类： 1〕产品几何量及其精度的测量，即产品外形及位置的测量；2〕物理量的检测，即装配力、变形量、剩余应力、质量特性等检测；3〕产品状态量的检验，包括产品装配状态、干预状况、密封性能等的检验。上述检测对象涉及的测量与检测的方法及工具各异，需依据具体状况进展合理的选择。在产品几何量及其精度的检测方面，依据测量方法的不同，主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量是通过测量头与被测物发生接触，从而获得被测物几何信息的测量方法，主要测量设备有三坐标测量仪和关节臂式测量仪，主要检测对象是机械产品几何量。近年来三坐标测量仪的测量精度和效率得到了极大提高，在产品三维几何估量、测量点的分布和数量、分步式测量方法等技术方面取得了重要进展，同时关节臂式三坐标设备以其量程大、体积小及使用敏捷等优点被广泛关注，然而其争论主要集中在机器人运动学及其精度补偿领域，对于接触式测量原理并未有的突破。非接触式检测手段主要有视觉测量、激光测量等。其中视觉测量使用单台或多台相机对被测物体进展照相后，再通过图像识别与数据处理等手段对被测物进展测量。在视觉测量建模方面，对传统的模型进展改进，形成了众多先进模型，如基于学问的视觉理论模型、主动视觉理论框架和视觉理论集成框架；在测量系统研发方面，国内外都开发出精度较高的视觉测量系统，天津大学、上海交通大学在单目视觉检测、大范围视觉坐标测量系统、三维激光视觉检测系统开发等方面取得了突破性的进展；基于深度学习的视觉识别是近年来的争论热点，其核心是深度学习中卷积神经网络，相应有 DPM、R-CNN、SPP-net等算法。激光检测技术通过对被测物外表进展扫描，获得外表点云数据，在通过逆向工程得到产品外表信息，主要检验对象是产品外形精度。主要基于三角测量原理，应用于焊接线检测、磨损测量、三维外表快速测量等。在物理量的检测方面，主要包括面对装配力、变形测量的电阻应变片测量、光测力法、磁敏电阻传感器、声弹原理测量方法等。在电阻应变片测量方面，M.A.Mccarthy等人利用电阻应变片对单螺栓进展测量，觉察除了靠近孔的一侧受力，其外表应变分布不受螺栓孔间隙的影响。在声弹性原理测量方面，M.B.Marshall 等人利用超声导波的技术成功表征装配结合面的界面压力，确定了松动发生的速率。在产品状态量的检验方面，主要包括产品内部构造检测、泄露检测等。在产品内部构造检测技术方面，主要成果包括数字射线DR成像技术(DigitalRadiography)、计算机断层扫描技术(ComputerTomography)等。中北大学的韩跃公平人研发了国内首套简单产品内部构造装配正确性X射线在线自动检测系统，成功应用于汽车的多种简单构造产品的快速自动检测。而在泄露检测方面，目前主要方法是承受超声波检测泄露相机技术。过程装置在制造和运转的时候，不但需要知道有无泄漏，而且还要知道泄露率有多大，而超声波检漏在设备上的使用，使在线检漏成为现实。目前，智能检测已渐渐成为产品装配检测的重要进展趋势，智能化检测不仅表达在研发更加准确的智能化检测设备和检测系统， 同时表达在通过更加准确、高效的算法对检测数据进展分析，依据检测结果反响指导装配过程，形成装配过程的闭环掌握。目前智能检测技术的进展重点有：〔 1〕研发多场融合的智能测量设备及微型传感器；〔 2〕开发智能测量、识别、评估算法；〔 3〕基于人工智能手段对测量数据进展二次利用，开发其“剩余价值”等。装配MES技术生产车间作为制造企业的具体执行单位和效益源头，是企业信息流、物料流和掌握流的集合点，制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem，MES1990年美国先进制造争论协会〔AdvancedManufacturingResearch,AMR〕首先提出了制造执行系统的概念；1997年，国际制造执行系统协会〔ManufacturingExecutionSystemAssociation,MESA构建了MES的功能模型，明确了MES系统的11个功能模块，包括生产调度治理、资源安排与状态治理、现场数据采集、生产质量治理、生产设备治理、文档掌握等。随后 MESA在2023年提出了协同的MES〔CollaborativeManufacturingExecutionSystem,c-MES 〕概念，在此期间也消灭了可重构MES〔Reconfigurable ManufacturingExecutionSystem,RMES〕的概念。面对装配的MES技术，简称装配MES技术，通常包含装配车间作业打算编制、装配质量分析、装配本钱掌握、物料动态跟踪与治理、车间设备力量管理等功能，装配 MES技术可以有效提高装配车间生产效率，并保障产品装配质量。目前装配 MES的争论对象，多为自动扮装配流水线，比较典型的应用行业包括汽车、印制电路板、家用电器等，争论内容主要包括基于 RFID〔无线射频，Radiofrequencyidentification 〕的装配现场实时数据采集，实时信息〔Realtimeinformation〕驱动的物料配送与治理，装配生产线的平衡与排序等。另外，局部学者对离散型装配 MES技术进展了争论与应用，例如刘检华等提出了基于流程的简单产品离散装配过程掌握方法， 以及面对离散装配过程的数据实时采集、动态实时可视化监控、生产调度、物料动态跟踪与治理、实做工艺等技术，开发了计算机关心简单产品装配过程治理与掌握系统并开展了工程应用。朱海公平争论了面对飞机装配的 MES技术，GE等争论了面对船舶建筑过程的空间调度问题。目前，智能制造已成为世界主要工业化国家重振制造业的重要突破口，其中智能装配车间也是争论重点方向之一。因此，如何在现有装配 MES争论成果的根底上，通过融合人工智能、物联网、大数据、云计算、移动通信等一代信息与通信技术，最终实现智能装配车间是当前争论热点。目前，陶飞等和刘检华等就如何利用数字孪生技术实现智能化的生产车间或装配车间进展了初步的探究，后续的争论内容主要包括：〔 1〕面对装配车间的物联网构建与优化；〔2〕装配车间数字孪生体的构建、运行与优化；〔 3〕装配车间的制造大数据治理；〔4〕大数据驱动的装配质量评估与推测；〔 5〕装配车间生产过程智能决策与优化等。产品装配技术的类型产品的装配方法从不同的角度可划分为不同的类型， 依据装配的自动化程度，装配主要可以分为手工装配、专用自动扮装配和柔性自动扮装配三种：①手工装配。手工装配是目前最通用的方法，借助于通用或专用工夹具，如工作台、力矩扳手、铆钉枪等，人手几乎能实施任何产品的装配。虽然人工装配具有装配全都性差、效率低等缺点，但装配过程中人能从装配图纸中猎取大量的工艺信息，在人的智能和阅历指导下，装配活动极具柔性和匠心。在我国航空、航天、船舶和工程机械等领域，由于其产品大多具有多品种小批量的特点，手工装配大量存在。②专用自动扮装配。是指利用特地的设备和工装针对确定构造产品的装配，生产效率通常高于人工装配，但系统柔性差，适合于大批大量生产。目前我国汽车、电子等大量生产的产品，其装配根本都在移动流水线上进展，但只是局部实现了全自动扮装配。③柔性自动扮装配。又称机器人装配，装配系统由机器人组成，系统能适应产品型号或构造的变化，可实施较大范围的产品族的装配，兼有柔性强和生产率高的优点。依据装配的组织形式，装配又可分为流程型装配和离散型装配。流程型装配是指产品由多个零件经过一系列连续的工序最终装配而成， 并且随着装配工作的开展其装配操作人员和装配地点都会变化的装配方式。 流程型的装配方式有生产节拍，比较适用于大批量生产，例如汽车装配就属于流程型装配。离散型装配是指产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序最终装配而成，装配操作人员围绕预先设置的假设干个固定的装配点，完成全部装配工作的装配方式。离散型装配又可分为集中固定式装配方式和分散式固定装配方式。 集中式固定式装配方式又名地摊式装配方式， 就是由一组固定不变的工作人员对于全部的装配工作在一个固定不变的地方集中完成全部装配工作， 这种方法对单件生产的产品的装配效率较高。分散式固定装配方式是在固定中具有肯定的流淌性，其生产特点是将产品的装配工作分解成假设干个组装局部，在不同的组装饰由不同的装配操作人员完成，最终再完成总装工作。这种方法生产效率相对较高，适用于较大批量的产品装配。产品装配技术的内涵装配是机械制造中最终打算产品质量的重要工艺过程。装配也可称组装，是指“增加或者联接假设干零件来形成一个完整产品的过程”。简洁的产品可由零件直接装配而成；简单的产品则须先将假设干零件装配成部件，称为部件装配；然后将假设干部件和另外一些零件装配成完整的产品，称为总装。产品装配完成后需要进展各种检验和试验，以保证其装配质量和使用性能；有些重要的部件装配完成后还要进展测试。产品装配技术是指机械制造中各种装配方法、装配工艺及装备的技术总称。目前产品装配尚未形成一个比较系统和完整的技术体系，依据现有的生疏水平，可以认为其主要包括面对装配的设计、装配工艺设计与仿真、装配工艺装备、装配检测与监控、装配车间治理等争论方向，其根底理论包括计算几何、弹塑性理论和人工智能等，产品装配技术的进展趋势表现为集成化、 周密化、微/纳化和智能化，其争论体系框架如图 1所示。产品装配技术的五维构造模型如图 2所示其中设计是主导、工艺是根底、装备是工具、检测是保障、治理是手段。1〕设计是主导：产品的可装配性和装配性能主要是由产品的构造打算的，设计时应在构造上保障装配的可能，承受的构造措施应便利装配，以削减装配工作量，提高装配质量。2〕工艺是根底：工艺是指导产品装配的主要技术文件， 装配工艺设计质量直接影响着产品装配的操作难度、操作时间、工夹具数目和劳动强度等。 3〕装备是工具：工艺装备是实现自动化智能扮装配的重要支撑工具。 4〕检测是保障：测量与检测是装配质量的直接保障手段。目前测量与检测不仅仅是产品质量的检验手段，同时有时作为工艺装备的一局部，直接参与到产品装配中。例如在微装配中，其自动扮装配都是在测量设备供给的测量信息支持下完成装配的。 5治理是手段科学的车间治理是提高装配效率和质量的重要手段。产品装配的主要争论方向产品装配的主要争论方向包括面对装配的设计、装配工艺设计与仿真、装配工艺装备、装配测量与检测、装配车间治理等，下面主要对其争论内涵和当前争论重点进展阐述。面对装配的设计面对装配的设计，也叫可装配性设计，是指在设计阶段充分考虑产品的各种装配约束，以削减装配时间和本钱、提高装配质量等为目标的设计方法。有时为了在产品使用过程中的可修理性， 产品的可装配性一般也要考虑产品在修理过程中的便利性；另外有时还要考虑在产品报废后，进展材料回收和再利用过程中对零部件的分解操作，这也绿色制造的要求。面对装配的设计是现代设计方法的一个的分支。简洁来说，面对装配的设计就是易于装配的产品设计，其动身点是在产品设计阶段考虑并解决装配过程中可能存在的问题，以确保快速、高效、低本钱地完成产品装配。产品的装配本钱、装配质量及装配效率的影响因素有多种， 如设备的自动化程度及柔性、装配工艺的制定、产品装配的难易程度、工人装配技术的娴熟程度、参与装配的零件的加工质量、生产组织治理等。在众多的因素中，产品装配的难易程度〔即可装配性〕是最主要的因素。产品的可装配性主要与总体构造、零件设计、连接方式、性能要求等有关，产品的可装配性主要是由产品的构造打算的。因此设计时应在构造上保障装配的可行性，承受的构造措施应便利装配，并削减装配工作量，提高装配质量。同时产品的可装配性与产品承受的装配工艺方法有关， 即承受手工装配、专用自动装配还是机器人柔性装配，或者三者的混合。对于不同的装配工艺方法，一样的设计在装配中所表达出来的难易程度也不同。例如，在专用自动扮装配中，零件的自动进给的定位简易性标准比手工搬运操作要严格得多。而手工装配由于人类所具有的推断力、操作的敏捷性，可以完成简单的装配操作。但是，承受人工装配时，对于零件的重量、操作中人手臂的可达性、夹紧力气掌握的准确性等，则有肯定的限制。在设计的早期应当尽早从装配工艺过程的角度对产品进展评价，尽早地考虑产品构造、精度等对产品最终装配环节的影响。在设计的早期通过选择合理的零件材料，设计优化的产品构造，削减零部件的数量，承受便利敏捷的连接方式等手段，提高最终装配的效率，降低装配本钱，缩短整个制造周期，并提高企业设备资源等的利用效率。目前面对装配的设计，主要通过指导性的手册对设计师进展指导，通过可装配性分析、仿真软件对装配过程进展评价。DFA的作用是通过验证和改进产品的可装配性表达出来的，对于尚处在设计阶段的产品来说，可装配性好坏最直观的效果，莫过于在计算机上仿真产品的实际装配过程，因此，利用计算机图形学和仿真技术来实现产品的虚拟装配仿真技术， 成为改进产品可装配性的主要使能手段之一。另外，随着增材制造、纳米制造等型制造技术的兴起和进展，通过简化产品构造，承受原理、材料，可以借助更少的零件数量和更简洁的构造实现产品的功能，从而显著地降低装配本钱和装配时间。装配工艺设计与仿真产品装配工艺设计是指确定产品装配工艺规程的工作过程。装配工艺设计技术主要包括产品装配建模、装配工艺规划、装配过程仿真、装配精度分析和3装配工艺规划是目的，装配过程仿真和装配精度分析是手段。另外，装配工艺设计过程治理和设计学问治理是装配工艺设计的重要内容。由于自动生成装配挨次和路径的简单性， 装配过程仿真渐渐成为装配工艺设计中最重要的争论内容，并正经受由几何仿真向物理仿真的转变。产品的装配质量和装配性能与整个装配工艺过程亲热相关， 因此需要从整个装配工艺过程角度来优化工艺参数。将来的装配工艺设计，应当是一种彻底抛弃传统的试错式装配工艺，是一种可推测的、集成的、基于建模和仿真的科学设计。所谓集成的装配过程建模与仿真方法，主要是从生产的实际问题动身，建立面对现场的真实感仿真环境，通过综合考虑工装夹具、装配精度和物理特性、线缆和管路及构造件穿插装配等一体化的集成装配过程仿真与分析， 实现在实物试装前预知产品最终的装配性能，并对工艺参数进展优化。另外，传统的装配工艺设计常常以保障产品的几何精度为目标，随着机械产品周密化、微细化、光机电一体化方向进展，简洁地提高装配的几何精度并不能到达提高产品性能的目的。以某导引头视线稳定系统伺服机构为例，该系统全套引进国外技术、图纸和制造工艺，其零部件加工精度已经到达或超过国外同类产品，但同一批次产品的质量全都性和稳定性相差很大，反复筛选和调试后，也难以保证系统到达设计指标，一次成品率低；同时，该产品装调过程主要靠阅历丰富的装配技师使产品的静态精度和动态特性指标得到保证，合格出厂的产品经过电装、振动试验后，局部产品频率特性还可能发生转变；另外静止放置一段时间后，由于内部应力释放，其谐振频率和非线性特性也可能发生变化。因此，对简单周密机电系统，需要争论并建立装配工艺参数与产品装配性能之间的内在科学联系，找到影响产品装配性能的关键装配环节和工艺参数，并突破多学科参数耦合装调的相关理论和技术，量化各种工艺参数，真正实现可控、可测、可视的产品装配。装配工艺装备先进的装配工艺装备是产品高精度、高效率、高全都性和高牢靠装配的重要保障工具。随着产品构造越来越简单，装配性能要求越来越高，以及高技能装配操作工人日益缺乏的形式下， 先进的装配工艺装备研发及应用越来越受到国内外学者关注。装配工艺装备的争论体系框架如图 4所示，相关争论主要涉及三个方面：1〕原理、技术的装配工艺装备；2〕数字化、智能化的装配工艺装备；3〕柔性化、集成化的装配工艺装备系统。研制型装配工艺装备，实现从手工装配向自动扮装配的转变，是实现装配工艺装备数字化、智能化的根底；研发数字化、智能化的装配工艺装备，实现从自动扮装配向智能扮装配的跃升，对于提升装配效率、装配质量及牢靠性等具有重要意义；而实现装配工艺装备的结构/功能柔性化，并与物料输送系统、信息掌握系统有机集成，是适应简单产品现代装配要求的重要保证。装配工艺装备设计制造原理/技术，是面对材料/工艺/构造产品的装配要求，主要争论装配工艺装备的型运动方案、构造方案、驱动与传动方案、定位/装夹方案等，突破装配工艺装备构造及性能优化设计、装配工艺及性能准确掌握等关键技术，研制满足先进装配工艺要求的装配工艺装备。例如面对航空发动机全都性装配要求的拧紧参数准确掌握技术、双轴/多轴同步掌握技术，研制长轴小孔径自动拧紧系统、转子自动调姿/对接/拧紧系统、转子堆叠优扮装配系统等。数字化、智能扮装配工艺装备，主要争论装配工艺实时数据采集 /传输技术，融合数据分析的多驱动机构协同掌握、误差补偿等关键技术，结合产品装配需求，构建“测量-工艺再设计-工艺掌握一体化”的数字化、智能扮装配工艺装备系统；争论装配工艺增加现实技术，突破虚拟物体和真实场景融合、基于机器视觉的人机交互等关键技术，研制人机交互的装配工艺系统。柔性化、集成扮装配工艺装备系统，主要争论可移动、可重组、可重用的装配工艺装备〔如可移动、可重组、可重用的飞机装配数控定位器等〕，突破装备工艺装备动态成组及同步掌握技术，研制柔性自动装配工装等；开展柔性装配线布局及方案设计，突破柔性扮装配线负荷平衡、装配工艺优化、物流优化、装配工艺过程集成掌握等关键技术，构建柔性装配工艺系统集成应用技术体系。装配测量与检测测量指将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进展比较，从而确定二者比值的试验生疏过程；检测是指利用相关设备对系统进展检查、试验，并对检测结果进展快速、准确的推断。测量与检测是对产品装配中的质量进展快速诊断、分析和定位的过程，是确保产品质量的直接保障，将来装配测量及检测技术将通过与数字化技术、智能掌握技术等亲热融合，在产品装配过程中将发挥越来越重要的作用。装配测量与检测技术争论框架如图 5所示，相关争论内容主要涉及三方面：1〕型装配测量与检测原理、技术与设备； 2〕多源融合的装配几何量、物理量检测方法及系统； 3〕面对智能装配的信息采集与数据分析技术。型装配测量与检测原理、技术与设备，主要争论用于零件形貌、外形/位置误差、位移场及装配精度等测试的几何光学测试原理，用于协作状态、配合间隙、连接刚度等的接触/非接触测试原理等，研制用于位姿特征、装配工/力参数及装配质量测试的型传感器及测试系统〔如型微/纳传感器、空间几何误差测量装置，基于超声导波/超声相控阵的结合面接触特性检测系统〕等。多源融合的装配几何量、物理量检测方法及系统，针对简单产品装配过程中涉及几何/物理量多且相互关联，而猎取的检测量相互孤立的问题，争论多源检测数据关联分析方法，突破多参量冗余测量、多源传感优化布置等关键技术，构建航空航天装备、周密仪器仪表等典型产品装配多几何量、物理量的高效检测系统，为实现多学科参量耦合装调、多物理性能综合掌握奠定根底。面对智能装配的信息采集与数据分析技术，主要争论用于装配几何/物理量测试的智能检测设备和系统〔如智能螺栓、自定心装配精度测试平台等〕，结合典型产品装配需求构建面对智能装配的信息综合采集系统， 突破检测数据高效传输及处理技术、基于人工智能手段的检测数据分析方法等，为实现智能扮装配供给测量与检测数据保证。装配车间治理装配车间治理是指对装配车间所从事的各项生产经营活动进展打算、 组织、指挥、协调和掌握的一系列治理工作。装配车间治理主要包括生产调度治理、物料治理、质量治理和人员治理等方面，如图 6所示为装配车间治理功能构造图。装配车间治理的关键技术主要包括生产调度、装配数据实时采集与分析、物料精准配送和路径规划、装配质量数据治理等。生产调度：面对装配的生产调度是指在肯定的约束条件下，把有限的资源在时间上安排给假设干个任务， 以满足或优化一个或多共性能指标的过程。车间生产调度分为静态车间调度和动态车间调度。 静态车间调度是指全部的制造资源在开头调度时刻都已经预备就绪，不考虑装配过程中消灭的意外状况，如交货期提前、临时任务的插入、仪器设备消灭故障等。动态车间调度则要求考虑产品在装配过程中消灭的各种意外状况。 这种方式要求调度能够随时响应车间实际生产环境的变化，以确保在任何时候都能保持车间的性能指标处于最优或次优状态。动态车间调度更符合离散装配车间的实际生产状况和特点〔动态性强、不确定性因素和随机因素较多、变化快〕。装配数据实时采集与分析：在装配过程中，信息系统与装配现场真实数据之间缺乏有效的同步机制和手段，造成信息传递的时效性差，装配现场状态不透亮等问题，使得装配单元和装配过程的监控难以满足现场实际需求，因此有必要承受肯定的手段来保证现场数据采集的实时性和准确性。现有的数据采集方法分为三种类型：1〕通过人工手动采集输入；2〕从生产或者测试设备直接猎取数据；3〕通过自动识别技术如条形码、RFID等进展数据采集。另外，如何对已采集的实时数据进展统计、分析与推测是实现装配车间数字化和智能化治理的关键，包括基于实时数据的装配生产线运行状态分析与推测、生产进度的运行状态分析与监控、设备故障诊断与推测、物料跟踪与治理等。物料精准配送：目前，离散装配车间生产的随便性仍旧较大，物料需求缺少预见性。物料部门通常只能依据最大需求量备料，不仅使得线边空间越来越小，物料积存现象严峻，而且不行避开地会存在缺料的状况。物料配送和路径规划是指在生产打算的指导下，依据实际生产状况，在满足物料、时间、运输力量等约束条件下，为每个装配工位配送相应的物料并确定运输设备及其移动路径、运输时间和速度等，确保物料按时、按量到达指定工位。装配质量数据治理与智能决策：装配过程常常会发生各种质量问题，因此需要实时、完整和准确地收集和整理产品海量的质量数据，在此根底上对质量数据进展构造化治理和分析推测， 一方面深入分析产品质量问题发生的缘由，得到影响产品质量的主要因素；另一方面对车间生产过程中将来发生的质量大事作肯定的推测，从而实行科学的掌握机制和决策，使车间性能向优化方向进展，削减甚至避开质量问题的发生。将来产品装配技术的进展趋势目前我国产品生产中的装配治理落后和自动化水平低下的现象比较严峻，只是局部汽车、电子等工业实现了自动扮装配，在航空、航天、兵器、船舶、数控机床、工程机械等行业的大局部产品都是以阅历指导的手工装配操作为主完成，装配工艺参数主要凭借阅历和感觉调整，装调水平主要取决于工人的阅历和技能，导致产品装配质量全都性差。随着我国制造业向智能制造等高端制造的转型升级，产品的装配技术也需要逐步实现从手工 /阅历装配向自动化/智能扮装配方向的转变，将来产品装配技术的进展趋势主要是集成化、周密化、微/纳化和智能化等。集成化 装配作为系统集成环节，最终所表现的装配性能受到设计、材料特性、机械加工、装配工艺、检测技术等多方面的综合影响，具有机械、材料、信息、仪器等多学科穿插的系统集成特征。虽然装配具有系统集成特性，但传统的产品装配时，主要通过几何精度掌握来进展产品性能的掌握，这种传统的方式存在很多缺乏。尤其对很多光产品而言，其几何精度掌握与性能掌握常常缺乏全都性，满足制造精度要求的产品不肯定满足性能指标，也就是说，简洁地提高装配的几何精度并不能到达提高产品性能的目的。以某型高精度加速度计为例，其工作时的物理场包括力场、电场、磁