飛機(jī)結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工柔性夾具系統(tǒng)的應(yīng)用

◎?qū)O立齊

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的種類和數(shù)量比較多，構(gòu)件的加工質(zhì)量和精度與飛機(jī)的應(yīng)用效果和飛行安全有著密切關(guān)系，使用柔性夾具系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械加工能夠根據(jù)各構(gòu)件的加工情況和應(yīng)用性能對其進(jìn)行柔性管理與控制。夾具是飛機(jī)制造生產(chǎn)中不可缺少的機(jī)械設(shè)備，主要起到固定工件的作用能夠保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的加工精度，而且也可以根據(jù)實(shí)際需要對構(gòu)件進(jìn)行檢測，確保飛機(jī)構(gòu)件的加工質(zhì)量?；诖?，本文主要對柔性夾具系統(tǒng)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工制造中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

柔性夾具是集氣動與液壓夾緊功能于一體的新型機(jī)械加工設(shè)備，在目前飛機(jī)制造加工中應(yīng)用得到了廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)夾具相比其應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，可以降低成本方面的投入同時也可以提高構(gòu)件的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，對于飛機(jī)制造業(yè)現(xiàn)代化和數(shù)字化發(fā)展有著積極影響。加強(qiáng)對柔性夾具系統(tǒng)的研究與應(yīng)用具有一定的必要性，能夠推動航空機(jī)械行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)架機(jī)械加工柔性夾具系統(tǒng)

1.結(jié)構(gòu)分類。

（1）組合夾具。

柔性組合夾具一般被稱為組合夾具，是最常應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的夾具種類。柔性組合夾具具有模塊化、通用度高的特點(diǎn)。通過組合已生產(chǎn)好的不同形狀、尺寸、型號的標(biāo)準(zhǔn)零件，使其成為適用于不同生產(chǎn)要求的零件的夾具。一方面，這種夾具可以通過組合形成專用夾具；另一方面，也可通過替換零件的方式組合形成可調(diào)節(jié)式的夾具。同時，柔性組合夾具還具有可拆卸、重復(fù)使用、可清洗的特點(diǎn)。一般情況下，柔性組合夾具的設(shè)計、組合時間不大于專有夾具使用時間的1/5，因此應(yīng)用面受限小且受到廣泛好評。

（2）拼裝夾具。

相較于組合夾具，拼裝夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，數(shù)控加工中使用拼裝夾具較為普遍。拼裝夾具是在已有基礎(chǔ)件的基礎(chǔ)上，通過與其他通用化的元件拼裝形成模塊化的夾具。針對不同的產(chǎn)品工件，拼裝夾具使用的模塊化結(jié)構(gòu)存在較大差別。

2.孔槽分類。

由于表面分網(wǎng)絡(luò)孔系和槽系，柔性夾具還可以被分為這兩類。槽系夾具的定位主要依靠鍵和槽，孔系則通過孔和銷。不同于槽系夾具，孔系夾具具有高精度、易組裝的特點(diǎn)。由于孔系夾具可以更好地提供編程原點(diǎn)，其被廣泛用在數(shù)控機(jī)床上。相較于孔系夾具，槽系夾具的優(yōu)勢在于調(diào)整性能強(qiáng)，可應(yīng)用的范圍較大。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件主要為數(shù)控的加工方式，因此孔系柔性夾具使用較多。

二、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工柔性夾具系統(tǒng)的應(yīng)用研究

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件在生產(chǎn)制造中多以數(shù)控加工，尤其數(shù)控銑削的方式呈現(xiàn)；以搖臂、支座、對接接頭等結(jié)構(gòu)件為例，生產(chǎn)精度要求高、零件壁厚薄、結(jié)構(gòu)槽腔多、曲面較多且零件尺寸大，柔性夾具的出現(xiàn)保證了結(jié)構(gòu)件的高效完成，降低了時間和經(jīng)濟(jì)成本。

1.柔性夾具系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。

柔性夾具是在傳統(tǒng)夾具的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)與更新，有些夾具可以進(jìn)行重復(fù)使用所以不需投入較多的成本。而且這類夾具加工系統(tǒng)的應(yīng)用也可以方便設(shè)計和管理工作的開展，改善傳統(tǒng)夾具應(yīng)用過程中存在的不足并提高加工精度，多種類型的構(gòu)件都可以應(yīng)用這一系統(tǒng)使得機(jī)械加工制造效率得到了顯著提升。

（1）精度高。

柔性夾具系統(tǒng)主要是將不同的夾具組合和拼裝在一起，使其能夠更好的滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)加工要求，并保證不同構(gòu)件的加工精度，與以往應(yīng)用的夾具相比其加工精度得到了明顯提升可以保證各項(xiàng)尺寸參數(shù)的精準(zhǔn)性。當(dāng)夾持的方案選用合理時，夾具無論從平面還是三維、水平還是垂直角度的誤差均可得到很好的控制。

（2）循環(huán)使用。

由于該系統(tǒng)能夠根據(jù)構(gòu)件加工需要進(jìn)行靈活的組裝和拼裝，所以內(nèi)部夾具可以進(jìn)行循環(huán)利用，不用時時進(jìn)行更換。如果在長時間使用過程中某一部位夾具磨損嚴(yán)重時，可通過替換該零件的方式延長柔性夾具的使用壽命。同時由于夾具組合拼裝后種類繁多，可滿足于多種零部件的加工制造，其通用性能不容小覷。

（3）應(yīng)用范圍廣。

柔性夾具系統(tǒng)可以滿足飛機(jī)各部位構(gòu)件的生產(chǎn)制造要求，在多個生產(chǎn)工序中得到了廣泛運(yùn)用，所以整體的適用范圍比較廣可以加強(qiáng)進(jìn)一步的研究與應(yīng)用。

2.柔性夾具系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展。

（1）數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。

柔性夾具在飛機(jī)制造業(yè)中的應(yīng)用時間比較短，整體的技術(shù)水平還不夠成熟而且缺乏較為完善的計算機(jī)系統(tǒng)，方案設(shè)計工作一般采用手工設(shè)計的方法，設(shè)計人員一般會根據(jù)自己以往的工作經(jīng)驗(yàn)開展這項(xiàng)工作，沒有根據(jù)不同類型構(gòu)件的生產(chǎn)需求對夾具系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新與優(yōu)化，導(dǎo)致組裝結(jié)構(gòu)較為簡單無法保證夾具系統(tǒng)的應(yīng)用效果，而且飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的數(shù)量比較多采用手工設(shè)計方法導(dǎo)致設(shè)計人員的工作量比較大，無法保證設(shè)計效率。這就需要將計算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用到柔性夾具系統(tǒng)的構(gòu)建中，在該系統(tǒng)中將計算機(jī)技術(shù)作用充分發(fā)揮出來輔助設(shè)計人員進(jìn)行夾具組合方案設(shè)計，能夠進(jìn)行各類參數(shù)的分類檢索并做好整理工作，不會出現(xiàn)重復(fù)設(shè)計的情況，在柔性夾具系統(tǒng)應(yīng)用中起到了良好的輔助作用，是未來發(fā)展中需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

（2）自動化發(fā)展。

許多企業(yè)在生產(chǎn)加工的過程中還是采用人工操作的方式，導(dǎo)致零部件的加工時間比較長從而無法保證機(jī)械加工效率，不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。在當(dāng)前的發(fā)展環(huán)境中只有順應(yīng)時代的發(fā)展形勢不斷提升裝夾工作的自動化水平，并實(shí)現(xiàn)與數(shù)控機(jī)床的協(xié)調(diào)運(yùn)作這樣才能推動柔性夾具的進(jìn)一步發(fā)展，是后續(xù)研究工作開展期間需要重視的內(nèi)容。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化模塊化建設(shè)。

標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化是柔性夾具系統(tǒng)在應(yīng)用和發(fā)展期間需要進(jìn)一步完善的內(nèi)容，部分柔性夾具在實(shí)際應(yīng)用過程中由于受到多方面因素的影響而無法保證自身的工作狀態(tài)，這就會影響最終的加工質(zhì)量和效果，同時也存在各個流程操作不規(guī)范的情況導(dǎo)致管理混亂的問題較為常見，所以，要不斷提升整個系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，在實(shí)際進(jìn)行機(jī)械加工的過程中可以根據(jù)不同類型結(jié)構(gòu)件的實(shí)際需要開展設(shè)計工作，以此提高結(jié)構(gòu)件加工精度保證整個加工方案的合理性。

結(jié)語：柔性夾具系統(tǒng)的應(yīng)用是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)加工過程中的必然趨勢，可以根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)形式將不同的夾具進(jìn)行組合與拼裝以此實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件加工的柔性化管理。而且數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步提高機(jī)械加工的自動化水平并將柔性夾具系統(tǒng)的作用與價值充分體現(xiàn)出來。在應(yīng)用柔性夾具的過程中還需要對相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行優(yōu)化與完善，保證系統(tǒng)的規(guī)范性與合理性使其能夠更好的應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工。