基于坐標系轉換的工裝夾具調裝技術研究

孔令帥

（中航飛機股份有限公司，西安710089）

1 坐標系轉換的工裝夾具調裝分析

1.1 坐標系轉換下的工裝夾具典型調裝方式分析

在科學技術發展的新形勢下，坐標系轉換下的工裝夾具精度得到了明顯的提升[1]。與此同時，坐標系轉換下，工裝夾具典型吊裝方式應用了數字化測量和三維測量軟件，在一定程度上提高了測量系統的方便性，為工裝夾具調裝方式的變革奠定了堅實的基礎。現階段，在飛機工裝夾具調裝中，數字化測量和三維測量軟件等，已經成為關鍵的構成部分，并在各領域都得到了廣泛的應用。如圖1所示為數字化測量設備的具體應用，能夠看出其在工裝夾具制造廠和維修廠等，均有所應用。

圖1 數字化測量設備的具體應用

此外，飛機工裝夾具的典型調裝流程，對于提高夾具工件的精度具有重要的影響。如圖2所示為坐標系轉換下的工裝夾具典型調裝流程，根據圖2可以了解到，數字化測量設備中所應用的空間點或是坐標，都具有一定的特征，并通過坐標特征的形式，實現對工裝夾具相關信息的運算和傳輸，將重要的信息記錄在測量軟件中。同時，通過對工裝夾具坐標系的建立，獲取需要調整的坐標值，并根據對當前坐標值與需要設計的坐標值進行調整，計算出坐標軸的偏差。

圖2 坐標系轉換下的工裝夾具典型調裝流程

1.2 坐標系轉換下的工裝夾具調裝差異性分析

在飛機工裝夾具調裝過程中，為了能夠充分提高飛機工裝夾具調裝的安全性和準確性，需要加強對坐標系轉換下工裝夾具調裝存在的差異。通常情況下，飛機工裝夾具工件在設計時，會在定位元件上預留工藝補償量。在飛機工裝夾具調裝調整過程中，對預留的工藝補償量進行改變，由此有效實現對工件裝配質量的保障。如圖3所示為飛機工裝夾具定位件的工藝補償與調整，根據圖3能夠了解到定位件調整方向的差異性與工裝夾具的復雜性有密切關系。

圖3 飛機工裝夾具定位件的工藝補償與調整

2 飛機機床夾具調裝技術應用時應考慮的問題

2.1 定位誤差及工件的加工精度分析

在飛機生產制造過程中，通過對機床夾具調裝技術的了解，在技術應用時注意定位誤差及精度問題，是尤為必要的。通常情況下，定位誤差并不是始終存在的。其在飛機機床夾具調裝中，通常是針對某批夾具工件來說的。在判定其是否存在定位誤差時，也通常是將與工件定位存在相關性的誤差，稱之為定位誤差。定位誤差的產生，是由于飛機夾具工件在加工期間因外在因素，產生的基準位移、基準不重合等現象。一般來說，為了確保夾具工件的加工尺寸大小和表面粗糙度，能夠與飛機零件相適應，對定位誤差進行了相應的規定。在對飛機夾具工件定位誤差分析時，其與定位方式具有較大的關系。在飛機夾具工件平面定位時，基準、轉角等各種類型的誤差都可能出現。因此，可以通過提高對基準重合度的重視，提高精準度等方式，減少定位誤差。此外，在飛機機床夾具調裝技術應用期間，要充分關注加工精度問題。在夾具中的工件加工精度，與工件的各種誤差有密切的關系。若各種類型的誤差較多，將會在一定程度上影響工件的精度。所以，在提高飛機機床夾具工件加工精度時，可以通過明確基準重合原則和選擇合理加工方法等，有效將各種類型的誤差控制在規定范圍之內。

2.2 欠定位和過定位分析

在飛機機床夾具調裝過程中，需要對工件進行合理的定位。而在對工件進行定位前，可以將工件當作是任何自由的物體。飛機在夾具調裝工件在定位時，通常為了定位方便將其分解成空間直角坐標系，該坐標系共計有六個自由體，包括三個移動自由體和三個轉動自由體。根據飛機制造工藝的實際需求，合理的限制六個自由體。比如，若要保證工件在飛機機床夾具中處于唯一的位置，則應根據此種現象將夾具的六個自由體進行限制，通常僅采用一個支撐點和一個自由度。在此種加工要求下，飛機機床夾具調裝工件應得到比較合理的限制。若是工件未根據其調裝需求，對應該被限制自由度進行限制，則將其稱之為欠定位。欠定位的存在，將會極大程度上影響飛機機床夾具工件的正確位置。此外，若飛機機床夾具工件的某個自由度被重復性的限制，則將其稱之為過定位。在飛機機床夾具工件調裝工程中，一般不會出現過定位的現象。若出現過定位現象時，將無法保證工件定位的位置，引發更為嚴重的錯誤。在此種形勢下，飛機機床夾具工件的尺寸精度和表面粗糙度均無法得到有效的控制。因此，在飛機機床夾具調裝技術應用時，也要考慮欠定位和過定位情況。

3 坐標系轉換的工裝夾具智能化和自動化研究

在飛機機床夾具調裝技術應用中，借助坐標系的轉換，提高工裝夾具的智能化與自動化水平，是比較重要的。近年來，伴隨著科學技術的不斷更新和發展，我國操作夾具的體力勞動工作和勞動力日益減少。在此新的發展形勢下，飛機機床工裝夾具向自動化方向發展，不僅是當前飛機制造生產的需求，同時也是未來飛機工裝夾具發展的必然趨勢。尤其是在飛機數控機床和加工中心，通過坐標系轉換下的工裝夾具智能研究和應用，將過去分散的加工工序實現集中化處理，從而提高飛機機床夾具調裝工件的精度。從坐標系轉換的工裝夾具智能化和自動化角度，為日后提高飛機生產制造的安全性，提供有力保障。

4 結語

針對當前工裝夾具調裝技術的現狀，本文通過對其的深入分析，主要從定位誤差及工件的加工精度分析、欠定位和過定位分析方面，重點研究飛機機床夾具調裝技術應用時應考慮的問題。期望通過本文關于飛機坐標系轉化下工裝夾具調裝技術的研究，可以為日后提高該技術在飛機制造中的應用水平，提供寶貴的建議。