飛機柔性裝配工裝設(shè)計分析

任艷麗

(沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司,遼寧 沈陽110034)

柔性裝配工裝技術(shù)在國外飛機設(shè)計與制造中廣泛應(yīng)用,近年來,引起國內(nèi)飛機研究人士的關(guān)注。而且柔性裝配工裝技術(shù)能夠適應(yīng)裝配環(huán)境的變化,具有多種定位功能,該工藝的核心為:在個自由度方向上,確定柔性定位器的行程與布局之間的約束關(guān)系?；诖?本文介紹了國內(nèi)外飛機柔性裝配工裝設(shè)計研究現(xiàn)狀,并且具體的分析了設(shè)計流程,期望能夠產(chǎn)生一定的積極效用。

1 介紹國內(nèi)外飛機柔性裝配工裝設(shè)計研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

目前,國外大量的飛機裝配均采用了柔性工裝技術(shù),而且為了有效的適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計的變化要求,其研究者們共同努力,提出了一種適用于復(fù)雜形狀工件或者定位含有大曲率的榮幸工裝技術(shù),該工藝是通過有效的控制真空吸盤所生成的能夠與工件曲面的外形保持一致(且均勻分布)的吸附點陣,并且能夠精確而牢固的幫助工件完成鉚接、鉆孔、銑切等工序,與此同時,若壁板外形發(fā)生某種程度的變化,采用該工藝,其工裝的外形以及布局會隨著壁板變化而發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整。另外,為了提高飛機裝配工裝設(shè)計的精確度,還可以通過及時的更換蒙皮夾持器、長桁等,并且選用不同尺寸以及不同形狀的壁板完成不同要求的工裝設(shè)計。除此之外,國外還存在另外一種柔性裝配工裝設(shè)計工藝,即:機翼裝配的可重構(gòu)柔性工裝技術(shù),該工藝的靜態(tài)框架采用了一系列的螺栓連接的標(biāo)準梁以及相應(yīng)的標(biāo)準連接件構(gòu)造,將飛機裝配工裝的骨架支撐起來,并且在框架梁上安裝動態(tài)模塊,從而使得定位夾緊器的設(shè)計參數(shù)符合相關(guān)設(shè)計要求,然后,利用激光測量系統(tǒng),對定位夾緊器進行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào),而且經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn),該工藝適用于各種復(fù)雜零件的定位夾緊,而且該工藝在國外的各種類型的飛機裝配工裝中得以應(yīng)用。還值得一提的是:國外近年來出現(xiàn)了機翼與翼梁的決定性裝配工藝,該工藝是通過連接翼肋、翼梁、壁板等,由翼肋、翼梁共同構(gòu)成骨架,減少飛機裝配對型架的依賴,提高了裝配工裝的精準度。總的來說,國外對飛機柔性裝配工裝設(shè)計工藝的探究較為成熟,且獲取了較高的研究成果。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來,國內(nèi)也開始重視飛機柔性裝配工裝設(shè)計工藝研究,并且設(shè)計了大量的飛機柔性裝配工裝,舉些例子,如:行列吸盤式壁板柔性裝配工裝、壁板組件預(yù)裝配柔性工裝、數(shù)控柔性多點裝配型架、大部件對接柔性裝配工裝等等,這些裝配工裝工藝具有相通點,即:利用定位單元、夾緊單元、柔性骨架單元、鎖緊單元等,進行了相應(yīng)的定位執(zhí)行末端設(shè)計。另外,在飛機制造的過程中,需要根據(jù)布局的實際要求,按照特定的順序科學(xué)合理的布置定位點級、工裝骨架軸位域、元件級等,從而全面的提升飛機柔性裝配工裝設(shè)計的精準度。除此之外,根據(jù)實際需要,構(gòu)建分層映射模型(根據(jù)多色集合理論),從設(shè)計特征——工裝概念設(shè)計特征,完整的映射出相關(guān)參數(shù),并且根據(jù)飛機制造的實際要求,及時的調(diào)整設(shè)計,并且通過控制幾何層科學(xué)的計算出各個參數(shù),保證各個參數(shù)的真實、客觀、完整,從而全面的提升設(shè)計的精準度。

2 具體的分析設(shè)計流程

2.1 分析目標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計特點

飛機柔性裝配工裝設(shè)計首先需要綜合分析產(chǎn)品設(shè)計模型的結(jié)構(gòu)特點(在科學(xué)的選取設(shè)計模型的基礎(chǔ)上),參考相關(guān)文獻以及制造實際數(shù)據(jù),分析、總結(jié)出目標(biāo)產(chǎn)品的機構(gòu)、基準等特征,并且根據(jù)相關(guān)要求,采取裝配協(xié)調(diào)方法,提高轉(zhuǎn)配的精準度,目的在于:有效的確定多裝配對象之間保持調(diào)諧的精準度,實現(xiàn)裝配基準。

2.2 確定柔性定位特點

飛機柔性裝配工裝設(shè)計的定位特點的確定,主要是通過分析產(chǎn)品頂層關(guān)鍵特征(包括外形的準確度、交點的準確度等),然后逐級的傳遞分解(沿著飛機制造的流程),直到零件級的分解,最終獲取各個環(huán)節(jié)的具體特征,并且整合出裝配精準度對各個環(huán)節(jié)所造成的影響以及各個環(huán)節(jié)互換協(xié)調(diào)特征,最終形成目標(biāo)產(chǎn)品的初始定位特征,然后進行具體的分析。另外,確定柔性定位特點,至少需要一個剛性裝配工裝的輔助,而且在設(shè)計的過程中,需要及時的調(diào)整工裝周期,有效的解決細節(jié)問題,從而滿足一個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征的變化需求,且提高精準度。

2.3 確定柔性定位器功能

飛機柔性裝配工裝設(shè)計在很大程度上依賴定位器功能的提升,而為了有效的提升定位器功能,確保飛機制造的精準度,一般情況下,需要實現(xiàn)多個產(chǎn)品對象的柔性定位,并且在3個自由運動的空間內(nèi)可以隨意的定義6個自由度,而且高精度的機床可以實現(xiàn)8個自由度運動,而且針對柔性設(shè)計而言,其穩(wěn)定性以及高精準度能夠確保飛機制造的安全性,降低風(fēng)險以及成本,提高效益。另外,在設(shè)計上,盡可能的體現(xiàn)出空間的開敞性以及簡約性,在設(shè)計數(shù)據(jù)上要盡可能的降低誤差,保證客觀、完整、真實,從而確保整個飛機設(shè)計制造順利完成。

2.4 設(shè)計定位執(zhí)行末端

執(zhí)行末端設(shè)計包括:定位件、接頭定位件的連接與固定,并且在操作的過程中,要保證各部件的互換以及對接接頭的協(xié)調(diào),并且在定位之前,需要綜合考慮制造的可行性、開敞性(裝配操作)、可達性(安裝測量)、方便性(更換)等,科學(xué)合理的進行布局,采用專業(yè)的定位器,從而提高飛機制造效率和質(zhì)量。

2.5 優(yōu)化行程和布局

飛機柔性裝配工裝設(shè)計的最終環(huán)節(jié)體現(xiàn)在細節(jié)處理,也就是優(yōu)化行程以及布局,根據(jù)飛機制造的碎石機要求,使得各部件在裝配上實現(xiàn)各歸其位(配置在最佳位置,發(fā)揮最佳效能),并且根據(jù)操作過程中出現(xiàn)的問題,及時的進行修正,達到布局最優(yōu)化,從而提升各部件裝配的精準度,提升價值。

3 結(jié)語

總而言之,飛機柔性裝配工裝設(shè)計需要綜合考慮諸多外在影響因素,注重細節(jié)布局,通過各種各樣的方式,提升各部件裝配的精準度,降低誤差,才能保證飛機制造安全,并且獲取較大的經(jīng)濟效益和社會效益。本文的分析闡述可能存在一定的片面性,需要進一步深入研究,但是不能忽視其研究價值,期望能夠為我國飛機制造業(yè)提供一定的幫助。

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