飞机装配工装设计受到上游飞机产品设计,下游工装工艺、制造和使用的制约,是飞机快速生产准备的瓶颈环节。提高装配工装设计效率和对飞机结构更改的响应性,减少设计与制造的迭代已成为亟待解决的问题。首先,装配工装设计要求与飞机设计并行,频繁的飞机设计更改活动造成装配工装设计反复修改,工作量巨大;其次,装配工装设计要求与制造并行,部分元件的提前设计制造导致其余元件结构复杂,甚至工装返修;再次,装配工装设计缺乏任务规划和知识驱动设计方法与工具的支持,设计过程中反复大范围迭代,试凑环节多,设计质量和效率过度依赖设计者的经验。本文就上述复杂难点问题进行了研究,采用智能化手段突破相关关键技术,覆盖任务规划、概念设计、详细设计和更改设计等装配工装设计主要环节。本文创新点和成果如下:1)利用设计结构矩阵与多色集合的优势互补特性,提出了一种基于加权有向图向设计结构矩阵与多色集合同步映射的设计过程模型,将装配工装设计规划过程所需信息集成在一个模型中进行综合运算,实现设计过程分析、重组与设计任务分配、调度并行作业,克服了模型不一致造成的反复迭代、规划效率低等问题。2)建立了装配工装概念设计模型,提出了一种基于逻辑构件的分级演进求解布局设计算法,即依次通过定位点级、元件级和工装级骨架轴位域的演进求解获取骨架元件轴线的合理位置。算法充分考虑到可定位性、刚度要求、开敞性和人机工程等因素,避免了装配工装设计与制造的大范围迭代。3)针对装配工装设计知识约束多样性与复杂性特点导致的约束求解困难等问题,建立了一种新的知识约束分类策略,提出了一种支持混合约束类型的知识约束方程组求解算法,通过方程组简化与标准化处理,将非线性问题转化为线性规划问题求解,大大减少人机交互和对设计经验的依赖。4)提出了一种基于控制几何的装配工装变型设计模型,通过主几何层、源控制几何层、衍生控制几何层、部件层和基础库层之间自顶向下和自底而上相结合的综合运算实现装配工装变型设计,从而建立局部飞机结构更改对工装设计模型高效传递的机制,提高了装配工装设计的快速响应和应变能力。5)在上述研究成果基础上开发了飞机装配工装智能设计系统,系统覆盖到装配工装设计主体环节,在三类主要飞机装配工装设计中应用验证,很大程度上满足装配工装快速和智能设计的需求,取得了显著的技术经济效益。