淺析全自動鉆鉚技術在飛機壁板上的應用

賈鑫

摘 要：飛機的制造水平代表了國家的航空制造業水平和國防能力，在飛機裝配制造領域中，由于鉚接具有質量穩定、強度高和便于排除故障的優點，使其得到了廣泛的應用，并且隨著我國航空航天產業的快速發展，其對鉚接的質量和效率也提出了更高的要求。基于此，下文對全自動鉆鉚技術在飛機壁板上的應用進行了分析，希望對相關人員提供幫助。

關鍵詞：全自動鉆鉚技術；飛機壁板；應用

引言

在飛機裝配制造領域大多采用鉚接作為零件之間的連接方式，而傳統的鉚接是以手工為主，其質量不易控制，并且勞動強度較大，工作效率較低，所以逐漸被自動鉆鉚機代替。同時，壁板組件是飛機裝配的典型結構，其結構相對簡單開敞，所以說將全自動鉆鉚技術引用于飛機壁板上有著十分重要的作用。

1自動鉆鉚機的工作原理

下文以某中型自動鉆鉚機為研究對象，其能夠完成夾緊、鉆孔、劃窩、涂膠、注釘以及鉚接整個動作循環，圖1為自動鉆鉚機的結構簡圖，該設備的上工作頭轉臺設有6個工位，其中3個主軸和3個鉚頭能夠在不用更換配件的前提下完成多工位切換，而下工作頭設有轉臺旋轉裝置，可以安裝偏心鉚頭加工不開敞的結構。同時，設備控制系統的控制器能夠接受來自人工操作界面、限位開關、操作手柄、編碼器以及壓力開關等信號，然后將此信號經過邏輯運算和數學運算后來驅動伺服電機、放大器等設備完成鉚接動作。其中，人工操作界面能夠為操作人員提供友好的操作界面，并且能夠將加工參數存入到數據庫中以便隨時調用，大大提高了加工效率。

2全自動鉆鉚技術在飛機壁紙上的應用方案

對于全自動鉆鉚技術在飛機壁紙上應用方案的制作重點而言，其是以客戶提供的類似數學模型為主，通過CATIA軟件的模塊運算來得到自動鉆鉚機系統使用的數控語言。同時，全自動鉆鉚技術在飛機壁紙上的應用方案要盡量減少人工干預，并且要形成一個固定的模式，而對于其實施過程包括以下幾點：第一，依據現有的CITIA V4數模并利用軟件二次開發，自動生成可使用的數學模型；第二，利用CATIA軟件和已生成帶有法線方向的數模和工裝數模，進行加工路線的計算機仿真，從而消除真實加工過程中的干涉現象，并確認加工路線的可行性；第三，對單、雙曲率壁板的結構特點進行研究，并結合數控托架轉角等工作能力，研制出適用于單、雙曲率壁板產品的工裝；第四，結合多年的壁板手工鉚接和半自動鉚接經驗，優化加工路徑，減少鉚接變形和提高鉚接效率。而對于全自動鉆鉚技術在飛機壁紙上應用方案的實施流程圖如圖2所示。

3全自動鉆鉚技術在飛機壁紙上的應用

飛機壁板具有剛性小、撓度大、質量輕、強度高等特點，并且其在飛機的服役過程中能夠提供較大的升阻比，但是在裝配過程中，由于其剛度較低，飛機壁板極易出現局部變形、邊界精度超差等問題。而鉚接具有工藝過程相對簡單、連接后強度可靠、檢測方法容易實現、能夠在不同種材料之間進行高效連接等良好特性，將其應用于飛機壁紙裝配中能夠保證較高的裝配效率與質量。

3.1自動鉆鉚編程與仿真

飛機壁紙鉆鉚離線與仿真系統主要包括鉆鉚點位規劃及離線代碼生成技術、鉆鉚過程物理仿真與檢測技術等，而其實施方案又可分為模型規范化處理及點位規劃、通用APT生成、專用APT生成以及誤差補償分析四個部分。首先對CATIA模型按照統一的標準進行規范化處理，并對自動鉆鉚過程進行點位控制、鉚接點以及鉚接區域的劃分，然后利用離線編程技術對鉚接點位規劃的相關數據進行分析與處理，從而生成基于模型的數控碼，并結合含變形量的數控碼仿真模擬來對數控碼進行仿真優化，進而聯通PC端和自動鉆鉚機控制系統對定位點進行測量，最終實現精確地自動鉆鉚。

3.2定位點實時測量補償

定位點實時測量補償是由自動鉆鉚系統上的視覺照相模塊完成，而由于飛機壁板在裝配過程中因人為因素或者熱脹冷縮等效應會產生較大的變形，所以為了保證優化后的裝配離線數控碼的可靠性以及壁板產品的安全性，要在實際鉆鉚過程中進行定位點實時測量與補償。同時，定位點實時測量補償是當自動鉆鉚系統按照一定程序要求運動到指定點位時，為了保證鉆鉚過程的安全性，自動鉆鉚系統就會觸發視覺相機以便對定位點進行拍照，并將其傳回控制系統進行如下判斷：第一，若點位正確且誤差滿足產品要求，則繼續執行鉆鉚程序；第二，若誤差不滿足要求，則將實時誤差傳入鉆鉚控制系統，完成誤差的實時補償；第三，若點位錯誤則跳出程序。

結束語

總而言之，全自動鉆鉚技術是飛機裝配領域大力發展的先進制造技術之一，而壁紙是飛機集體結構中包含鉚釘最多的部分，且空間開敞，易于實現自動鉚接。因此，將自動鉆鉚技術應用于壁板類組建中，結合壁板類組建的特點形成特色的技術與工藝體系，并利用自動鉆鉚機來實現壁板類組建的自動鉚接，不斷提高公司的產品質量。

參考文獻：

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