機(jī)翼壁板數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)研究

張永澤

摘要：傳統(tǒng)制造模型不再滿足其制造要求，因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)翼的壁板設(shè)計(jì)水平繼續(xù)提高。分析了現(xiàn)代機(jī)翼整體墻板的制造工藝，探討了現(xiàn)代機(jī)翼整體板數(shù)字化制造的優(yōu)勢(shì)，以及數(shù)字化設(shè)計(jì)、板形狀評(píng)價(jià)、板形狀和形狀、鋼筋路徑規(guī)劃和測(cè)繪、設(shè)計(jì)等關(guān)鍵配套技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)翼壁板;數(shù)字化裝配技術(shù);關(guān)鍵技術(shù);研究分析;

前言

飛機(jī)裝配是指根據(jù)設(shè)計(jì)和技術(shù)要求裝配和連接零件、組件或元件，以形成高級(jí)裝配或整個(gè)機(jī)器。這是飛機(jī)制造的一個(gè)關(guān)鍵和核心要素，在很大程度上決定了飛機(jī)的最終質(zhì)量、制造成本和周期。機(jī)翼數(shù)字化裝配系統(tǒng)是飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的典型應(yīng)用，其技術(shù)水平將隨著飛機(jī)裝配技術(shù)的發(fā)展而變化。在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)要總結(jié)了翼壁板的數(shù)字裝配技術(shù)。

一、機(jī)翼壁板數(shù)字化制造

1.機(jī)翼壁板傳統(tǒng)制造流程

傳統(tǒng)的全翼板制造工藝可分為板設(shè)計(jì)、板建模、板加工、工藝設(shè)計(jì)和灰漿五個(gè)主要階段。這種傳統(tǒng)的制造模式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代寬翼板復(fù)雜形狀零件的制造要求，主要原因是工作量繁重、效率低下以及顯示器面板設(shè)計(jì)建模缺乏統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)。有必要研究和開發(fā)一種特殊的機(jī)翼壁板建模系統(tǒng)，以便為以后的制造步驟提供一種獨(dú)特和準(zhǔn)確的信息模型，并為部件壁的數(shù)字化制造奠定基礎(chǔ)。面板設(shè)計(jì)與下游制造流程之間沒有解析連結(jié)。隨著現(xiàn)代壁板日益復(fù)雜，缺乏分析聯(lián)系的問題越來越明顯。例如現(xiàn)代機(jī)翼壁板采用均勻力優(yōu)化設(shè)計(jì)，壁結(jié)構(gòu)和厚度分布規(guī)律復(fù)雜。如果沒有局部結(jié)構(gòu)且未及時(shí)檢測(cè)到，則制造周期會(huì)延長(zhǎng)。為了提高飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能，現(xiàn)代機(jī)翼通常采用復(fù)雜的空氣動(dòng)力剖面，其中大部分是不能拉伸的復(fù)雜表面;在結(jié)構(gòu)方面，需要研究復(fù)雜機(jī)翼形狀的曲面展開算法和結(jié)構(gòu)特征在墻板上的定位方法。板的部署和建模時(shí)間對(duì)復(fù)雜形狀的現(xiàn)代大型機(jī)翼壁板的制造周期產(chǎn)生了重大影響，因此迫切需要采用數(shù)字技術(shù)來縮短制造周期。

2.機(jī)翼壁板數(shù)字化制造流程

基于機(jī)翼氣動(dòng)形狀、設(shè)計(jì)參數(shù)和護(hù)欄結(jié)構(gòu)，全局護(hù)欄數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)建立了全局護(hù)欄的數(shù)學(xué)模型。成型評(píng)估系統(tǒng)分析涂層模型的成型，并將分析結(jié)果傳遞給涂層設(shè)計(jì)、工件建模和工藝輔助設(shè)計(jì)過程。如果需要調(diào)整設(shè)計(jì)，注釋中將包含調(diào)整設(shè)計(jì)的建議，以調(diào)整和優(yōu)化模型。板建模和展開系統(tǒng)根據(jù)板模型和形狀計(jì)算提供的信息展開曲面，并根據(jù)原始板的數(shù)字特征和結(jié)構(gòu)信息對(duì)板進(jìn)行建模。板的數(shù)控加工中心根據(jù)板的數(shù)字模型加工板，并將加工板發(fā)送到壁板的數(shù)控加工中心。面板成型流程設(shè)計(jì)器可從原始面板數(shù)位模型和數(shù)位板數(shù)位模型執(zhí)行詳細(xì)的程序分析。采用數(shù)值模擬的方式，調(diào)整確定了澆筑工藝參數(shù)，建立了澆筑工藝流程。數(shù)控軋輥系統(tǒng)按照技術(shù)人員提供的技術(shù)規(guī)程進(jìn)行壓板的壓板加工，經(jīng)過適當(dāng)?shù)膲喊逶囼?yàn)和校正后，完成墻板的成形。

二、面向飛機(jī)壁板類組件裝配的柔性工裝技術(shù)

1.數(shù)控柔性多點(diǎn)型架原理

其基本思想是使支柱的位置點(diǎn)移動(dòng)，使支柱的固定位置點(diǎn)成為可以調(diào)整和調(diào)整的活動(dòng)位置點(diǎn)。更換各種壁板可使用單個(gè)法蘭裝配多個(gè)面板零件，同時(shí)保持刀具的靈活性，并遵循將壁板放置到當(dāng)前內(nèi)部面板組件中的裝配過程，從而簡(jiǎn)化工件的操作和使用數(shù)控柔性裝配裝置的原理是添加一個(gè)基于傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)可重構(gòu)的調(diào)制單元，壁板的位置點(diǎn)位于可重構(gòu)的調(diào)制單元上。CNC技術(shù)可讓您精確控制可重新配置的造型調(diào)整單元的垂直和水平移動(dòng)，從而精確地重新建置和調(diào)整鎖緊板的錨定點(diǎn)，從而透過取代對(duì)應(yīng)于不同墻嵌板零件的鎖緊板來組合多個(gè)不同的墻嵌板零件。

2.機(jī)械系統(tǒng)

數(shù)控多點(diǎn)柔性模架在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的主要特點(diǎn)是在傳統(tǒng)模架結(jié)構(gòu)中添加了16個(gè)可重構(gòu)形狀調(diào)整單元，伺服電動(dòng)機(jī)通過減速裝置驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了齒輪可重構(gòu)形狀調(diào)整單元的水平運(yùn)動(dòng)可重構(gòu)形狀調(diào)整單元的垂直運(yùn)動(dòng)由伺服馬達(dá)使用減速器驅(qū)動(dòng)球?qū)Α１诎宓奈恢命c(diǎn)安裝在可重構(gòu)形狀調(diào)整單元上，形狀調(diào)整單元的運(yùn)動(dòng)可在水平和垂直方向上重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)板的位置點(diǎn)在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)。調(diào)整壁板的定位支撐點(diǎn)后，可由機(jī)器中伺服電機(jī)的執(zhí)行器和鎖緊螺母來重構(gòu)和鎖定形狀調(diào)整單元，以確保定位的可靠性。

3.數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件連接和控制結(jié)構(gòu)。上位機(jī)通過串行線路連接主伺服站，主伺服站和副伺服站通過AMK公司內(nèi)的ACC總線連接。引擎使用總線鏈路來最小化系統(tǒng)連接。一方面，使用內(nèi)置伺服電動(dòng)機(jī)和內(nèi)置伺服電動(dòng)機(jī)可節(jié)省運(yùn)行單元上的大量空間，另一方面，由于每個(gè)電動(dòng)機(jī)連接只有三根電源線，因此可進(jìn)一步減少運(yùn)行單元的內(nèi)部和外部連接。該系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)階段組成：主控站與主控站之間的通信，主控站與主控站之間的通信。

4.調(diào)形計(jì)算軟件

形狀擬合計(jì)算軟件系統(tǒng)基于CATIA軟件平臺(tái)的二次開發(fā)功能。基于VB6.0，系統(tǒng)使用OOP開發(fā)，并使用CATIA發(fā)布的二級(jí)開發(fā)API選擇要開發(fā)的不同類和函數(shù)。格式計(jì)算軟件包括三個(gè)主要功能模塊：初始參數(shù)定義、文檔行為和格式計(jì)算。計(jì)算系統(tǒng)后，它會(huì)自動(dòng)生成數(shù)字控制系統(tǒng)所需的XML格式的數(shù)字控制指令指令代碼，該代碼可以直接傳輸?shù)焦I(yè)計(jì)算機(jī)控制軟件，控制機(jī)構(gòu)可以移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

結(jié)束語

總之，利用數(shù)字裝配技術(shù)可以解決大型復(fù)雜翼板零件傳統(tǒng)制造方式中信息不全和表達(dá)不準(zhǔn)確的問題，同時(shí)提高制造效率，降低成本。翼壁整體數(shù)字化制造是全機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的必要條件。

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