飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術

摘要：我國的綜合國力不斷上升，帶動了航天事業的發展。然而，在其中使用的大型薄壁件制造技術是許多國家的航天工業人員以及相關行業技術人員一直在研究的問題。現階段我國研究出來能夠將綠色理念與飛機蒙皮數字化精確制造相結合的制造系統，并且這種制造系統具有質量高、效率高的特點，可以取代帶有傳統性質的銑工藝，大大的提高了生產效率。

關鍵詞：飛行器 大型薄壁件制造 柔性工裝技術

前言：

傳統工藝隨著時代的發展而變化，現已出現的新型高效綠色制造系統可以彌補傳統工藝中存在的不足。在這種方式下，已經成形的蒙皮只需要進行一次裝夾，便可以實現粗修、銑凹、切邊等一些常見的步驟，有效的減少了傳統工藝中會出現的誤差，因此大大的提高了制造加工的精度。由于其中貫穿了綠色的概念，所以這種系統還具有環保的特點，可以減少對環境的污染。

1.剛性技術與柔性技術的區別

在實際加工制造過程中，成形后的半成品屬于彈性薄壁件，其具有較差的剛度，并且表面輪廓是一種自由曲面，而在運用高效綠色制造系統時，會因為剛性體中使用的傳統六點定位原理無法有效應用在此種彈性體曲面零件中，從而導致正常的機械加工環節開展存在一定的干擾。所以，人們現在開發并使用的剛性途徑與柔性途徑，對上述的困擾有一定的幫助。

1.1.剛性途徑

這種途徑也被稱之為彈性體曲面剛性定位技術，使用該項技術能夠保證工裝定位或是支撐曲面保持良好的不可變性，所以使用該項技術時，一般是一種工裝不能同時使用在多種零件上，因此，加工制造的效率緩慢，并且在制造柔性上也有一定的影響。此外，對于后續的剛性工裝在儲存、管理方面還有較高的要求。

1.2.柔性途徑

它也被稱為彈性體曲面柔性定位技術，這種技術是借助調整與控制的方法，在生產工裝定位或支撐曲面環節中，是實現動態化生產的過程。由于是動態化生產，所以在生產效率以及制造柔性等方面比剛性途徑占有很大靈活性以及優勢。使用此種技術生產出來的產品具有較高的精度，因為它可以采用信息化的途徑，有效校正誤差，進而降低誤差。

因此，結合現代航天工業的發展特點，下文將對大型薄壁件制造的柔性技術進行詳細的敘述。

2.柔性工藝裝備系統運行模式

該運行模式是針對系統在運行的過程中，定位、支承所表現出來的分布方式是拓撲形態以及相應的密度。所以在實際的工藝裝備系統運行狀態與運行模式存在密切的聯系，并且產生柔性工裝系統運行模式的途徑與手段較多，但是一般情況下，人們使用隨機方法以及均布方法雖然具有易于操作的特點，但卻存在效果不佳的問題。此外，人們還會使用經驗法以及優化法的途徑，生成運行模式。其中優化法需要借助計算機輔助完成，并且將優化目標與加工現場的信息狀態相結合，從而進行自動化生成所需的拓撲形態以及分布密度。這種方式能夠擺脫人為的操作，結合自身狀態信息，并充分整合使用現場信息資源，實現自動化特點，并保證系統在運行過程中能夠達到最優化效果，產生理想的效益。因此，這種方式屬于一種較為實用且具有理想特點，生成系統運行模式。

3.柔性工裝相關技術分析

3.1.薄壁件柔性工裝開發技術

飛行器大型薄壁件的表面屬于一種自由曲面，其組成零件具有彈性且尺度較大，而普通的機械產品往往是平面或是圓柱面等，所以普通的機械產品的表面屬于常規表面，具有快捷定位的特點。因此，傳統在剛體中使用的六點定位原理難以在大型薄壁件上實施。

由此可知，在研究飛行器薄壁件柔性工裝過程中，需要結合大型薄壁件的彈性曲面定位原理考慮。只有擺脫六點定位原理的缺陷與不適用等特點，研發適用于大型彈性薄壁件的彈性曲面定位原理，才能真正為解決薄壁件柔性工裝技術提供理論支撐。

3.2.定位與支承以及固定實現一體化技術

飛行器的大型薄壁件中定位與支承以及固定三者之間是相互依存、相互作用的，所以在柔性工裝技術中應將三者進行綜合考慮，最好是實現一體化技術。采取的措施是使用萬向真空吸頭，這種設備中含有的機械結構大多是精密的，且可以旋轉，所以在與工件接觸的過程中它能夠自動改變方向，從而達到自適應固定的效果，且設備還能夠起到定位與支承的作用，因此，它可以達到定位與支承以及固定一體化的目的。

3.3.機床工裝集成與機床工裝互動技術

現代信息技術與網絡技術已應用到各個行業之中，在航天工業中，機床與工裝有機結合，能夠產生一種嶄新的集成加工系統，改變了傳統制造設備與系統，有效的讓機床與工裝達到相互操作的效果，進而使薄壁件制造過程中的下了率以及效益同時得到提升。

3.4.智能預測的閉環成型技術

大型薄壁件在加工成形環節有時會面臨回彈的狀況，人們在生產加工過程中逐漸在智能預測的基礎上研究出了閉環成形技術。它利用的是閉環控制原理，然后將數學模型和人工智能進行有效整合，所以能夠準確預算回彈量，再結合預測的數據信息，在成形過程中能夠實現閉環精確控制，有效降低回彈對產品存在的干擾，從而將產品成形的精確度提高，進而提高整體的制造質量。

3.5.全數字化柔性自動裝配技術

飛行器制造過程中大型薄壁件的裝配是其中一項重要而又易出現問題的工序，并且在現在社會中許多公司采取的方式是人工裝配。人工裝配需要一定的人員勞動力，因此相應的效率不高，裝配的質量也不能完全保證。而采用數字化柔性自動裝配技術能夠避免人工裝配中出現的問題。

數字化柔性自動裝配技術能夠在很大程度上促進大型薄壁件裝配的自動化程度以及柔性化程度的提升，還能提高裝配質量，使飛行器制造效益得到較大的提高。

結束語：

時代在變化，相應的社會中使用的各項技術也在不斷的發生改變。傳統的大型薄壁件制造技術與當代的發展存在不相適應的地方，因此，轉向新型的制造系統，降低制造加工中出現的誤差，提高生產質量以及效率，促進飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術得到推廣與應用。

參考文獻：

[1]周凱.飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術[J].航空制造技術，2012（03）.

[2]郭洪杰，康曉峰.飛機部件裝配數字化柔性工裝技術研究[J].航空制造技術，2011（22）.

[3]王亮，李東升.飛機壁板類組件數字化裝配柔性工裝技術及其應用[J].航空制造技術，2010（10）.

[4]陳昌偉，胡國清.飛機數字化柔性工裝技術研究[J].中國制造業信息化，2009（05）.