柔性工装由于能适应工件形状和尺寸变化,在很多领域得到了应用,如航空结构件加工、航空曲面件加工、飞机装配等。柔性工装的使用,大大降低了制造成本、提高了生产效率。本文以中小型结构件为对象,研究了柔性工装平台的设计方法,完成了控制系统的开发,分析了柔性工装重构的关键技术。本文考虑飞机制造实际需求,设计了能适用于不同特征的中小型结构件加工的模块化柔性工装系统。系统提供了一系列通用或专用的功能模块,可以供操作人员根据具体情况搭建出适合工件加工的柔性工装。考虑到柔性工装系统与数控机床的协同需要,研究了工装系统与西门子840D数控系统的三种通信方法,并基于OPC技术开发了通信软件,实现了工装控制系统与西门子840D数控系统的通信。为了实现柔性工装系统的控制,提出了基于CAN总线的控制方案;为了让上位机PC端和各下位机节点模块在CAN网络中各司其职,根据系统安全、稳定、可扩展的内在要求,对CAN网络中各指令标识符进行了分配,从而确保了系统的稳定运行。基于柔性工装平台,以薄壁框类和薄壁曲面类结构为例对工装进行了重构,着重对重构中的关键技术进行了研究。对于薄壁框类结构,通过有限元仿真说明了采用随动支撑技术的必要性,并且从随动支撑模块变形、工件加工变形、随动支撑路径以及工件-随动支撑系统模态四个方面进行了有限元仿真分析,验证了在柔性工装中采用随动支撑模块的可行性。对于薄壁曲面结构,研究了工装重构中定位点确定、工装布局和夹紧力设计问题,设计了基于有限元方法的布局优化算法,在考虑收敛速度的基础上,提高了工件支撑刚度,减小了加工变形,从而保证重构工装更加可靠。