機(jī)翼噴丸壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研究

中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司工裝設(shè)計(jì)所 王守川 李衛(wèi)平

機(jī)翼制造是現(xiàn)代大型飛機(jī)研制的核心，機(jī)翼壁板成形是機(jī)翼制造的關(guān)鍵技術(shù)，直接決定了飛機(jī)研制的成敗。噴丸成形技術(shù)是目前許多支線及波音、空客等大型干線飛機(jī)機(jī)翼壁板成形的首選方法，世界上僅有美國(guó)金屬改進(jìn)公司和波音公司掌握此種成形技術(shù)，且長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖。成形后的噴丸壁板外形的檢驗(yàn)也是關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國(guó)內(nèi)已針對(duì)噴丸成形進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，也達(dá)到了預(yù)期要求，但是噴丸壁板外形的檢驗(yàn)則一直采用傳統(tǒng)構(gòu)架樣板檢驗(yàn)方式，未有較大發(fā)展。

傳統(tǒng)飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板檢驗(yàn)夾具實(shí)物見圖1、圖2。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)夾具下部為鋼骨架支撐的檢驗(yàn)卡板，檢驗(yàn)卡板布置與所有需要檢測(cè)的肋占位和外廓位置，檢測(cè)時(shí)將壁板產(chǎn)品直接放置在檢驗(yàn)卡板上，目測(cè)間隙，對(duì)于間隙明顯的位置壓不超過設(shè)計(jì)規(guī)定重量的沙袋，強(qiáng)制壁板變形，然后在有間隙的檢驗(yàn)卡板位置插入可撥墊片直到墊片厚度與實(shí)際間隙一致，墊片厚度即為檢驗(yàn)誤差間隙。測(cè)出所有間隙值后，將檢驗(yàn)誤差間隙值填入相關(guān)報(bào)告進(jìn)行人工分析[1]。這種檢驗(yàn)方法工作量大，操作繁瑣，測(cè)量精度不高，工作時(shí)間長(zhǎng)，無法滿足生產(chǎn)需求。

目前，針對(duì)噴丸壁板的外形檢驗(yàn)主要采用專用構(gòu)架樣板，缺點(diǎn)是工裝數(shù)量多、占地面積大、研制周期長(zhǎng)、手工檢測(cè)、效率低、準(zhǔn)確度低。針對(duì)上述缺陷，本文對(duì)減少專用零件檢驗(yàn)工裝、縮短工裝準(zhǔn)備周期、降低制造、保管、定期檢修成本、提高工裝自動(dòng)化水平、減輕零件檢驗(yàn)工作強(qiáng)度等進(jìn)行了研究。

圖1 廠房?jī)?nèi)機(jī)翼壁板噴丸檢驗(yàn)夾具布局Fig.1 Layout of the wing panels shot peening inspection fixture in the workshop

圖2 機(jī)翼壁板噴丸檢驗(yàn)夾具Fig.2 Wing panels shot peening inspection fixture

1 概念和原理

飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)是以數(shù)字化柔性工裝為基礎(chǔ)，通過數(shù)字化測(cè)量、集成控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)型結(jié)構(gòu)相似、尺寸相近的飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板的檢驗(yàn)，從而改變傳統(tǒng)基于構(gòu)架樣板的壁板檢驗(yàn)方式，提高檢驗(yàn)效率。數(shù)字化柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)主要用于飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板的肋軸線、交叉軸線、展向外形、邊緣輪廓的快速檢驗(yàn)，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括柔性檢驗(yàn)工裝多點(diǎn)陣定位技術(shù)、多特征結(jié)構(gòu)的數(shù)字化綜合測(cè)量技術(shù)、壁板柔性檢驗(yàn)集成控制技術(shù)等。

飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)的原理和功能是：利用點(diǎn)陣化三坐標(biāo)數(shù)控定位技術(shù)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板非檢測(cè)部位進(jìn)行柔性定位支撐，并施加壁板檢驗(yàn)所需的外部壓力；通過三坐標(biāo)數(shù)控定位器上部的力傳感器測(cè)量壁板檢驗(yàn)允許施加的外部壓力，利用高精度的測(cè)距傳感器在平面內(nèi)的兩自由度移動(dòng)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板檢測(cè)部位進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋回?cái)?shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)模擬成數(shù)學(xué)模型，并與檢測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比對(duì)，測(cè)量位置的實(shí)際差值即為檢驗(yàn)產(chǎn)品的制造誤差；檢測(cè)完成后，計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)生成檢驗(yàn)報(bào)告[2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝規(guī)劃技術(shù)

結(jié)合飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板的特點(diǎn)和數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝需求，構(gòu)建壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝流程，建立多產(chǎn)品多種類的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，通過三維檢驗(yàn)工藝過程仿真實(shí)現(xiàn)壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝的快速規(guī)劃。其主要技術(shù)包含：壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝流程構(gòu)建、多產(chǎn)品多種類檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫開發(fā)、三維柔性檢驗(yàn)工藝過程仿真。

2.2 壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù)

針對(duì)飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板檢驗(yàn)的定位要求，突破柔性檢驗(yàn)工裝定位點(diǎn)布局與總體方案設(shè)計(jì)、大尺寸工裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)，完成壁板定位夾持裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造，構(gòu)建壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工裝，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板非檢測(cè)部位的柔性定位支撐。其主要技術(shù)包含：柔性檢驗(yàn)工裝定位點(diǎn)布局、總體方案設(shè)計(jì)、壁板柔性定位、夾緊裝備研制。

2.3 數(shù)字化柔性檢驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)

結(jié)合機(jī)翼噴丸壁板定位方法和檢測(cè)要求，研究數(shù)字化柔性檢驗(yàn)測(cè)量技術(shù)，開發(fā)測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行機(jī)翼噴丸壁板的肋軸線、交叉軸線、展向外形、邊緣輪廓的快速精確測(cè)量。其主要技術(shù)包含：數(shù)字化柔性檢驗(yàn)測(cè)量方案設(shè)計(jì)、數(shù)字化柔性檢驗(yàn)測(cè)量軟件系統(tǒng)開發(fā)。

2.4 數(shù)字化柔性檢驗(yàn)多系統(tǒng)集成技術(shù)

機(jī)翼噴丸壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)包括柔性定位、在線測(cè)量控制、檢測(cè)工藝仿真、安全防護(hù)、監(jiān)控等多個(gè)系統(tǒng)。柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行依賴于各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，為保證檢驗(yàn)過程控制的自動(dòng)化，對(duì)各系統(tǒng)采用協(xié)同控制方式進(jìn)行各系統(tǒng)的控制集成，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)之間的無阻通信和數(shù)據(jù)鏈傳遞。其主要技術(shù)包含：集成控制系統(tǒng)架構(gòu)、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)集成開發(fā)。

2.5 壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用

以飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板為檢驗(yàn)對(duì)象，通過機(jī)翼噴丸壁板數(shù)字化柔性檢驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)壁板的快速檢驗(yàn)。

3 總體技術(shù)方案

數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)技術(shù)主要包含工藝規(guī)劃、數(shù)字化外形檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范、柔性檢驗(yàn)的試驗(yàn)驗(yàn)證等，工藝規(guī)劃是指涵蓋所有壁板的工藝布局、工藝流程、測(cè)點(diǎn)布局等規(guī)劃，技術(shù)規(guī)范是指結(jié)合數(shù)字化柔性檢驗(yàn)夾具與工藝規(guī)劃形成的指導(dǎo)性規(guī)則文件，試驗(yàn)驗(yàn)證指的是以中央翼噴丸壁板為試驗(yàn)對(duì)象的試驗(yàn)段實(shí)物驗(yàn)證。

3.1 數(shù)字化柔性檢驗(yàn)工藝流程

數(shù)字化柔性檢驗(yàn)流程、方法和規(guī)范，這就影響隨后的一系列產(chǎn)品質(zhì)量的流程控制問題甚至適航。所以，必然需要制定相關(guān)的飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板檢驗(yàn)規(guī)范。

新的飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)工藝流程：

將零件吊至構(gòu)架樣板上，檢查噴丸成形后外形與構(gòu)架樣板的間隙。要求與樣板間隙不大于0.5mm（允許端頭至3縱梁軸線之間的與樣板間隙不大于0.8mm）、展向直線度不大于1mm/m（此條檢驗(yàn)規(guī)范未作要求，為制造車間實(shí)際生產(chǎn)中的自身要求），依據(jù)超差區(qū)域畫出壁板局部噴丸校形區(qū)（弦向/展向）。若壁板存在大范圍區(qū)域（至少占總面積的20%），則重新裝夾壁板于機(jī)床吊掛上，使用數(shù)控設(shè)備噴丸進(jìn)行噴丸校形；若小范圍區(qū)域（小于總面積的20%），則使用手提超聲波校形機(jī)或手提噴丸機(jī)對(duì)局部區(qū)域外形進(jìn)行修正。對(duì)于超過20%面積的變形，需要上噴丸設(shè)備重新噴丸，如低于20%，則不再重新上設(shè)備裝夾噴丸，直接在檢驗(yàn)工裝站位校形，即：校形只存在局部且是必須考慮的。同時(shí)考慮手動(dòng)校形時(shí)分為向上和向下兩個(gè)方向，向下為直接在檢驗(yàn)夾具上校形（一人校，一人觀察卡板與外形的間隙變化），向上為吊離檢驗(yàn)夾具人工校形，在檢驗(yàn)夾具中反復(fù)檢驗(yàn)直到完全合格為止。壁板柔性檢驗(yàn)工藝流程規(guī)劃如圖3所示。

3.2 多產(chǎn)品多種類的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫

機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)夾具的數(shù)據(jù)庫是涵蓋所有機(jī)型機(jī)翼噴丸壁板的外形和邊界信息的機(jī)翼噴丸壁板柔性定位、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。支撐系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)包含硬件狀態(tài)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)兩部分。硬件狀態(tài)數(shù)據(jù)主要采集硬件的位置、速度、壓力等；工藝數(shù)據(jù)主要包含用戶、操作日志、產(chǎn)品理論、檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)；用戶數(shù)據(jù)指系統(tǒng)的使用、維護(hù)人員的個(gè)人信息以及權(quán)限信息；操作日志數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)操作使用人員的操作過程，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行、監(jiān)控提供服務(wù)；產(chǎn)品理論數(shù)據(jù)主要包含機(jī)型信息、產(chǎn)品理論數(shù)模、檢驗(yàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)等，是檢驗(yàn)過程中的理論依據(jù)；檢驗(yàn)數(shù)據(jù)主要指檢驗(yàn)公差數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)以及檢驗(yàn)結(jié)果的分析統(tǒng)計(jì)等[3]。

3.3 工裝總體布局及結(jié)構(gòu)

壁板柔性檢驗(yàn)夾具機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)包含外形定位、邊緣定位、外形施力、外形檢測(cè)、邊緣檢測(cè)、肋軸線檢測(cè)等6點(diǎn)具體細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)。機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)解決方法詳見圖4。

總體設(shè)計(jì)技術(shù)是柔性檢驗(yàn)夾具最關(guān)鍵的技術(shù)之一，只有合理的總體技術(shù)方案才能進(jìn)行后續(xù)的機(jī)械系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、集成控制軟件、測(cè)量系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。

機(jī)翼壁板蒙皮柔性檢驗(yàn)夾具針對(duì)公司目前多種機(jī)型的各類壁板進(jìn)行檢驗(yàn)工作，涵蓋所有機(jī)翼壁板的工藝規(guī)劃、優(yōu)化布局，包含肋軸線、交叉軸線、展向外形、邊緣輪廓等檢驗(yàn)技術(shù)的研究。由于機(jī)型各類壁板在大小、構(gòu)形、曲度等要素方面的不同，夾具的外部輸入條件較多，加上檢驗(yàn)本身對(duì)檢驗(yàn)位置、局部拉壓力、檢驗(yàn)精度等技術(shù)要求，會(huì)讓夾具的總體設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生很大差別。因此只有在分析所有可能涉及飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板的結(jié)構(gòu)要素和檢驗(yàn)技術(shù)要求后，結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)電控制、測(cè)量技術(shù)等，經(jīng)過設(shè)計(jì)和工藝分析、多方論證、評(píng)審后，才能做出合適的總體布局方案。

根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)技術(shù)解決方案，結(jié)合飛機(jī)機(jī)翼壁板典型結(jié)構(gòu)，總體歸納出飛機(jī)機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)夾具較為詳細(xì)的技術(shù)方案。

總體設(shè)計(jì)以目前所有機(jī)型機(jī)翼噴丸壁板為目標(biāo)，按下部模擬理論曲面進(jìn)行支撐、下部施力、下部龍門測(cè)量3部分進(jìn)行功能性設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)過程為全自動(dòng)化。

總體布局以X長(zhǎng)方向21m、最大1m間隔，Y寬方向最大0.67m間隔設(shè)置點(diǎn)陣支撐，為確保肋間距的控制，下部龍門測(cè)量也設(shè)置相應(yīng)的支撐施力機(jī)構(gòu)。夾具長(zhǎng)寬高擬為5m×21.2m×2.8m（突出地面1.3m），21組單元在X行程為17m左右 ，每組單元由7個(gè)單元三坐標(biāo)點(diǎn)陣單元模塊組成，單元可沿Z軸偏轉(zhuǎn)一定角度（初定為15°），三坐標(biāo)點(diǎn)陣單元模塊Y行程為1m ，Z行程為250mm。X、Y向設(shè)置全長(zhǎng)光柵尺。

圖3 C919噴丸壁板柔性檢驗(yàn)工藝流程圖Fig.3 Flexible inspection process flow chart of the C919 wing panels shot peening

圖4 機(jī)械系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)及解決方法Fig.4 Key technologies and solutions of mechanical system

結(jié)構(gòu)包含整體地基、組合床身、全閉環(huán)147（7×21）個(gè)三坐標(biāo)點(diǎn)陣單元模塊、位置測(cè)量系統(tǒng)（含產(chǎn)品檢驗(yàn)和工裝定檢測(cè)量）、氣吸電控施力5大部分構(gòu)成，組合床身部分低于地面，地面部分按操作高度1.3m設(shè)計(jì),氣吸電控施力與三坐標(biāo)點(diǎn)陣單元模塊為一體結(jié)構(gòu)，下部龍門測(cè)量包含測(cè)量、氣吸施力與三坐標(biāo)龍門單元模塊[4]。

本文初步設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)基本信息如下：

全外廓：27m×8m；

支撐點(diǎn)陣單元147個(gè)（7點(diǎn)×21組）；

測(cè)量點(diǎn)陣單元6個(gè)（6點(diǎn)×1組）；

允許檢驗(yàn)壁板外形曲率變化高差：250mm；

允許檢驗(yàn)壁板大小：21m×4m ；

夾具外廓尺寸：5m×21.2m×2.8m；

夾具重量：150 t（結(jié)構(gòu)件 30t，基體 120 t）；

項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見圖5，標(biāo)準(zhǔn)單元（以中央翼為產(chǎn)品對(duì)象）見圖6。

從外形數(shù)字化定位、肋軸線外形及邊界數(shù)字化、自動(dòng)化測(cè)量、氣吸電控施力、三坐標(biāo)測(cè)量等4個(gè)部分簡(jiǎn)要說明機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)夾具的總體布局結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)。

3.3.1 外形數(shù)字化定位

針對(duì)機(jī)翼噴丸壁板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合檢測(cè)需求，利用非線性動(dòng)力學(xué)分析軟件，分析定位方式、定位參數(shù)對(duì)噴丸壁板產(chǎn)生的影響，制定大型機(jī)翼噴丸壁板定位方案；規(guī)劃定位器布局，合理選擇定位、夾持方式，分配定位器自由度、承載能力及行程；以承載能力最大、行程最長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)尺寸最小等為指標(biāo)，建立多目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)定位器結(jié)構(gòu)；研究力/位置實(shí)時(shí)綜合控制技術(shù)，提出定位質(zhì)量評(píng)估方法。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)單元（以中央翼為產(chǎn)品對(duì)象）Fig.6 Standard block(taking the center wing as the product object)

3.3.2 肋軸線外形及邊界數(shù)字化、自動(dòng)化測(cè)量

分析壁板肋軸線外形曲線的特點(diǎn)，提取特征元素，利用樣條插值法擬合壁板肋軸線外形曲線，根據(jù)外形曲面特征及測(cè)量精度要求，劃分分段擬合區(qū)間，確定離散點(diǎn)的數(shù)量和位置，確保壁板肋軸線外形曲線擬合精度；分析測(cè)量誤差與擬合誤差的關(guān)系，以測(cè)量誤差為自變量，建立擬合誤差函數(shù)，確定測(cè)量?jī)x器精度；綜合考慮布局限制、環(huán)境限制、測(cè)量效率、成本等因素，合理選擇測(cè)量?jī)x器，并確定測(cè)量?jī)x器布局；分析環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)等因素造成的測(cè)量誤差以及由此產(chǎn)生的曲線擬合誤差，建立曲線擬合誤差的外界干擾因素靈敏度函數(shù)，對(duì)測(cè)量環(huán)境提出要求；分析測(cè)量數(shù)據(jù)，評(píng)估擬合誤差，根據(jù)大型機(jī)翼噴丸壁板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、定位器布局、支撐夾持方式，利用非線性動(dòng)力學(xué)分析軟件，分析定位方式對(duì)壁板肋軸線外形曲線產(chǎn)生的影響，修正擬合曲線；根據(jù)壁板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在邊界上選取若干測(cè)量點(diǎn)，利用測(cè)量點(diǎn)的位置坐標(biāo)獲得邊界包絡(luò)面。

3.3.3 氣吸電控施力

施力裝置設(shè)置在支撐點(diǎn)位置附近。由于氣動(dòng)力的不可控性，吸盤只起吸緊產(chǎn)品的作用，拉壓力依靠伺服傳動(dòng)控制。下部氣吸施力裝置上部設(shè)置氣動(dòng)吸盤，下部設(shè)置伺服電動(dòng)拉壓機(jī)構(gòu)，中間設(shè)置單向力傳感器，傳感力作為外部變量條件與伺服系統(tǒng)形成閉環(huán)，施加精確控制的拉壓力以達(dá)到對(duì)被檢驗(yàn)產(chǎn)品施加外部校形壓力的要求[5]。

3.3.4 三坐標(biāo)測(cè)量

夾具設(shè)置一套龍門式檢驗(yàn)測(cè)量裝置，裝置沿X向全線可移動(dòng)，裝置上設(shè)置6組長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x，組長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x高低不動(dòng)，可以沿Y軸來回移動(dòng)。機(jī)翼壁板肋間距在500mm左右，由于成本及點(diǎn)陣運(yùn)行空間的限制，對(duì)于較大飛機(jī)機(jī)翼壁板（以20m為例），則以長(zhǎng)方向21組完全模擬出外形流線曲面，此時(shí)間隔隔斷為1m左右，在測(cè)量時(shí)考慮測(cè)量肋占位位置實(shí)際肋間距曲面流線性及測(cè)量的準(zhǔn)確度，即在三坐標(biāo)龍門測(cè)量單元上設(shè)置外形定位支撐機(jī)構(gòu)和氣吸施力結(jié)構(gòu)，全套夾具設(shè)置6組測(cè)量單元。測(cè)量一個(gè)間隔內(nèi)的肋占位外形后，降下臨隔點(diǎn)陣單元，測(cè)量單元從下部穿越臨隔點(diǎn)陣單元，再支撐施力臨隔點(diǎn)陣單元，支撐施力測(cè)量單元，然后檢驗(yàn)測(cè)量。

支撐單元功能為外形、側(cè)邊的定位及檢測(cè)。其方案為：球頭支撐、位移檢測(cè)、氣吸電控、壓力感知。其具體技術(shù)結(jié)構(gòu)見圖7～圖14。

圖7 支撐單元組件Fig.7 Supporting unit components

圖8 支撐單元Fig.8 Supporting unit

圖9 邊緣單元Fig.9 Edge unit

圖10 單元偏轉(zhuǎn)圓點(diǎn)Fig.10 Dot of unit deflection

圖11 單元偏轉(zhuǎn)控制點(diǎn)Fig.11 Control point of unit deflection

圖12 邊緣單元結(jié)構(gòu)Fig.12 Structure of edge unit

圖13 支撐單元結(jié)構(gòu)圖Fig.13 Structure of supporting unit

圖14 工藝孔定位結(jié)構(gòu)Fig.14 Positioning structure of tooling hole

檢驗(yàn)測(cè)量單元功能是在完成支撐定位后實(shí)現(xiàn)間隔肋位、交叉肋位的定位及檢測(cè)。其方案：設(shè)置球頭、位移檢測(cè)、氣吸電控、肋位檢測(cè)，其中肋位檢測(cè)后面的肋位檢測(cè)功能。其具體技術(shù)結(jié)構(gòu)見圖15～圖17。

邊界單元的功能：實(shí)現(xiàn)前后邊界定位和檢測(cè)。方案：布局及角度偏轉(zhuǎn)與支撐單元件基本相同，不同的是對(duì)壁板蒙皮邊界的控制組件更多。其具體技術(shù)結(jié)構(gòu)見圖18、圖 19。

肋軸線檢測(cè)功能是實(shí)現(xiàn)檢查肋軸線與理論軸線的位差。其方案為：在支撐單元件、測(cè)量單元件、邊界單元件的兩端和中間設(shè)置光纖式色標(biāo)傳感器，當(dāng)定位件整體移動(dòng)到傳感器開關(guān)時(shí)為實(shí)際位置，然后與理論值比對(duì)；具體技術(shù)結(jié)構(gòu)見圖20。

圖15 測(cè)量單元Fig.15 Measuring unit

圖16 測(cè)量單元組件Fig.16 Measuring unit components

圖17 檢驗(yàn)、球頭支撐及氣吸電控施力Fig.17 Inspection , bulb support and air suction control

4 結(jié)論

該項(xiàng)目研究的技術(shù)以機(jī)翼噴丸壁板為檢驗(yàn)對(duì)象，突破壁板蒙皮的肋軸線、交叉軸線、展向外形、邊緣輪廓測(cè)量等柔性檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)滿足多機(jī)型機(jī)翼噴丸壁板類產(chǎn)品的柔性檢驗(yàn)夾具總體方案，研制機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)試驗(yàn)性夾具，構(gòu)建機(jī)翼噴丸壁板柔性定位、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)機(jī)翼噴丸壁板外形數(shù)字化柔性檢驗(yàn)。通過該技術(shù)的研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)壁板噴丸柔性檢驗(yàn)，達(dá)到柔性檢驗(yàn)、協(xié)同設(shè)計(jì)制造、減少工裝數(shù)量和廠房占地面積有明顯效果，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖18 邊界單元Fig.18 Boundary unit

圖19 邊界單元結(jié)構(gòu)Fig.19 Structure of boundary unit

圖20 肋軸線檢測(cè)Fig.20 Rib axis inspection

總體來說，飛機(jī)零部件柔性檢驗(yàn)屬于國(guó)際前沿技術(shù)，其中機(jī)翼噴丸壁板柔性檢驗(yàn)技術(shù)研究目前幾乎處于空白狀態(tài)，需要加大力度進(jìn)行研究。

[1] 《航空制造工程手冊(cè)》總編委員會(huì).航空制造工程手冊(cè)-飛機(jī)裝配.北京:航空工業(yè)出版社,1993.

[2] 徐俊生.高速列車組焊柔性工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 太原:太原科技大學(xué), 2011.

[3] 殷莉.鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的研究與設(shè)計(jì)[D].上海:上海交通大學(xué), 2012.

[4] 徐燕申, 徐千理, 侯亮. 基于 CBR 的機(jī)械產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法的研究. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù), 2002, 21(5): 833-835.

[5] 朱有為.精密穩(wěn)定跟蹤伺服機(jī)構(gòu)[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué),2003.