近年来，飞机制造业对飞机装配技术提出了高质量、高效率、低成本的要求，对飞机自动化柔性装配技术的要求越来越高。 [1] 德国宝捷公司的移动机器人钻铆系统(RACe)，可以实现精密制孔、锪窝、叠层厚度检测、孔径探测以及铆接等功能。RACe采用BROETJE-SOUL OLPS V5进行离线编程，不需要第三方模拟软件便可进行离线编程、仿真，无碰撞优化数控程序。 [2] 但该软件套件在离线编程过程中需要来回切换多个软件平台，过程较为繁琐。美国EI公司通过改造标准KUKA机器人，开发了多功能末端执行器，实现了F/A-18E/F机翼后缘襟翼的钻孔和锪窝 [3] 。

相比国外，国内进行飞机部件钻铆离线编程的研究主要集中在高校，南京航空航天大学、浙江大学等都有较多研究成果。南京航空航天大学通过开发机器人误差相似度精度补偿系统，设计了基于CAA二次开发的离线编程软件系统，实验证明该系统可以将工业机器人绝对定位精度提高至±0.25 mm，快速完成飞机部件离线加工程序规划。 [4] [5] 浙江大学针对航空铝合金的轻切削加工需求，提出一种工业机器人轻切削作业的微机编程原理及其实现方法。目前，绝大多数通用离线编程软件只能生成标准工业机器人专用程序代码，无法满足生成相对应CNC驱动的数控机器人制孔系统后置处理程序代码 [6] 。

论文针对飞机前侧壁板自动制孔系统离线编程需求，设计了一套适用于数控控制机器人制孔的离线编程系统，并通过对试验件加工应用，满足相关生产需求。

数控机器人制孔系统包括：高精度工业机器人、多功能末端执行器、数控系统及移动气浮平台等，可以实现基准检测、法向找正、精密制孔、锪窝等航空装配加工。标准KUKA工业机器人采用KRC4控制器进行运动控制，因其绝对精度、重复定位精度无法满足航空航天柔性装配要求，所以需要对标准工业机器人控制系统进行数控化改造。前侧壁板自动制孔系统采用数控机器人对每个关节进行光栅改造提高系统重复定位精度到±0.05 mm，通过D-H参数校准和精度补偿技术提高空间绝对定位精度到±0.25 mm，最终采用西门子840Dsl进行工业机器人、主轴、辅助设备等整个加工系统控制。如 图1 所示为标准数控机器人制孔系统构成。

数控机器人制孔系统离线编程系统主要分为：工艺数模导入、工艺信息提取与管理、加工任务离线规划、仿真与后置处理四大模块。系统基于DelmiaV5R20统一开发平台，采用VB脚本宏技术进行二次开发，通过编程访问自动化对象，并使用对象提供的属性和方式实现对数据进行处理。这种开发模式可以实现开发平台统一，另一方面可以不受CATIA、Delmia版本限制。

数控机器人制孔离线编程系统具有基于产品和工装的工艺数据库，可以进行加工孔位提取、工艺参数定义、加工路径规划、干涉检查、过程仿真和后置处理、NC程序输出等功能。自动钻铆离线编程系统所需主要工艺参数分为4大类，其中运动定位类参数信息主要是提供钻铆点的位置和法矢信息，为后续运动仿真模块的运动学反解算法提供依据；制孔和铆接类信息主要体现在NC离线编程代码输出模块，对自动钻铆设备的实际加工进行指令控制；其他参数类信息主要用以在软件环境下便于匹配识别、铆钉型号匹配等。 [7] 离线编程系统首先导入待加工产品数模、对齐坐标系，然后进行用户自定义孔加工工艺参数添加，可以通过将MBD技术与特征技术相结合的方法，实现装配孔工艺特征快速添加技术 [8] ；最后进行点位筛选、编辑、站位划分与仿真验证，验证合格后导出符合840Dsl数控系统要求的面向对象后置处理代码，具体工作流程如 图2 所示。通过使离线任务规划与仿真验证过程统一在Delmia相同平台下进行，有利于简化离线编程操作过程，提高规划过程的可读性 [9] 。

本文针对飞机前侧壁板自动制孔中应用的数控机器人，首先采用光栅改造以及通过D-H参数校准和精度补偿技术提高其定位精度。其次采用西门子840Dsl数控系统和末端执行器的加工模式，基于DelmiaV5R20统一开发平台进行二次开发，通过编程访问自动化对象，使得系统可以高效完成离线规划NC加工程序的生成，无需跨越多个软件。另外基于面向对象后置处理程序架构，封装了子程序的复杂性并且提高了代码的可读性，整体编程效率更高、操作使用简便可靠，并最终通过试验件加工证明满足航空工业飞机装配离线编程的需求。