飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术
于银河

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于银河,. 飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术[J]. 航空航天学报,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.157041.
摘要: 柔性工装技术在航空航天事业发展中得到广泛应用,为飞行器大型薄壁件的加工提供技术支持,不仅提高了大型薄壁件的加工质效,还在一定程度上保证了加工精度,为航空机械设备的整体装配制造奠定良好基础。本文分析了国内飞行器大型薄壁件制造中柔性工装技术的发展现状,总结了飞行器大型薄壁件制造中的关键柔性工装技术,明确了不同技术的应用要求与技术要点,旨在强化柔性工装技术应用的实效性,进一步提升飞行器大型薄壁件制造水平,助力航空航天事业的快速稳定发展。
关键词: 飞行器;大型薄壁件;柔性工装技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157041
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现代化发展环境下,科学技术的发展和进步为航空航天事业的发展带来充足动力,且在航空机械设备的研发和制造中发挥重要作用。柔性工装技术是航空航天事业发展中先进加工制造技术的一种,生产制造企业应加强对柔性工装技术的研究和利用,以提升飞行器大型薄壁件制造水平。

1.国内飞行器大型薄壁件制造中柔性工装技术的发展现状

针对国内的飞行器大型薄壁件制造情况进行分析,柔性工装技术得到了广泛应用,很多制造企业都在柔性制造方面投入了大量资金和资源,且不断探索和创新技术应用方法。同时,国内的部分高校和科研院所也立足生产制造层面深入研究了柔性工装技术,基于此开发出不同类型的多点成形设备,并围绕CAD软件提出板材与各冲头接触点快速算法,用于各类参数的准确计算,一定程度上提高了装备制造质效。

2.飞行器大型薄壁件制造柔性工装技术的实际应用

2.1弹性曲面定位技术的运用

在现代航空制造业发展中,大型壁薄件占据重要地位,此类构件多数为大尺度弹性零件,拥有复杂的自由曲面形状。这些特性使得传统定位方法无法发挥实际作用,因为这些大型壁薄件的表面无法通过常规手段进行有效定位。因此,技术人员应利用弹性曲面定位技术,这是柔性工装技术系统的重要创新。通过应用这项技术,有助于制造企业解决大型壁薄件在曲面定位上的难题,不仅能提高柔性工装技术的整体效能,还可以弱化传统定位原理在自由曲面定位上的局限性。值得一提的是,弹性曲面定位技术的应用不仅限于飞行器大型薄壁件,它同样适用于其他具有自由曲面特性的工件加工制造,展现出其广泛的适用性。

2.2无基准自动定位技术的运用

在柔性工装技术的发展历程中,拉型工艺是众多飞行器大型薄壁件半成品加工的重要环节。然而,这些半成品通常会由于缺乏定位孔等精确基准,导致后续加工如开窗、切边等步骤受到严重影响。为解决以上加工问题,很多旨在企业引入了无基准自动定位技术,这一技术由信息处理单元、传感器阵列、定位引导软件、控制计算机、执行装置等多个核心部分组成,通过以上组件的协同工作,技术人员能够实时调整工件及工装的位置,确保工件的精准定位。例如,传感器阵列中的M×N个定位传感球,能够监测工件与真空吸头的接触情况,提供精确的接触点状态和分部信息。定位引导软件则基于这些信息进行分析,并结合弹性曲面定位原理进行计算和调整,从而保证定位的准确性和后续加工的顺利进行,无基准自动定位技术的突破为航空制造领域带来了新的生产力和加工精度。

2.3高密度柔性阵列驱动技术的运用

为降低飞行器大型薄壁件制造加工中的加工变形问题,技术人员应加强对高密度柔性阵列驱动技术的利用,目的是严格控制定位、支撑单元与支撑间距,进而保证最小区域内支撑与定位单元数量的合理性,还能让工件加工强度得到保证。以TORRESTOOL柔性工装系统的运行为例,系统中X轴的最小支撑间距为500mm,很难满足高密度支撑要求,而通过利用高密度柔性阵列驱动技术,能有效控制支撑单元数量和定位尺寸,进而提高飞行器大型薄壁件制作质量。

2.4支撑定位固定一体化技术的运用

飞行器大型薄壁件制造加工中,不能轻易分开固定、定位和支撑,因此,技术人员应加强对支撑定位固定一体化技术的利用,例如,在加工制造中使用万向真空吸头,能够发挥一定的支撑与定位功能,同时,加工过程中能实现大角度旋转,拓展了加工制造范围,并使得相关构件得到有效固定。此外,技术人员能利用精密定位元件提高加工精度,进而获得理想的加工效果。

2.5网络化控制信息集成技术的运用

网络化控制信息集成技术是柔性工装技术的一种,加工制造企业通过运用此项技术能提高飞行器大型薄壁件制造质量。通常加工制造企业采用柔性工装技术进行零件加工时,需要选择阵列式结构,涉及较多的运动轴控制,整体运行对控制系统规模要求较高,而传统的通信控制方法无法满足此种控制需求。而通过利用网络化控制信息集成技术,能够突破以上限制,有助于降低加工制造难度,进而减少零部件生产加工中的成本投入。从物理基础层面出发进行分析,网络化控制信息集成技术将以太网物理层作为技术基础,信息沟通主要通过构架以太网和数据链路层实现,使得此项技术拥有很高的应用价值。

2.6智能预测闭环成形技术的运用

作为飞行器大型薄壁件制造当中的重要注意事项,在实际的大型薄壁件生产和制造环节中,回弹问题直接影响装备制造质量,且与加工制造效率存在密切联系。对此,我国飞行器大型薄壁件制造单位的技术团队,提出了基于智能化预测的闭环成形技术。该项技术在实际的应用和发展环节中,可以有效地解决该项问题。比如,我国某地区的飞行器大型薄壁件制造单位,在实际应用柔性工装技术的过程中,利用了该项技术,结合数学模型和人工智能相互结合的生产方法,对设备制造环节中的回弹量进行了科学地预测和判断,并且根据预测得出的信息,对成形的过程进行闭环精准控制。通过此种方式,可以充分地抑制回弹的影响,提升成形的精度,确保各项制造活动质量都可以达到生产需求。

2.7全数字的自动化柔性装配技术的运用

除了上述方法以外,在对飞行器大型薄壁件制造的过程中,柔性工装技术的应用还体现在全数字自动化柔性装配技术的应用方面。作为飞行器生产制造当中最为薄弱的环节,飞行器大型薄壁件制造和装配中,国内大部分生产单位仍旧应用了人工装配的模式。此种生产方式不仅效率低下,而且质量不稳。生产一线的工人在较长时间段内承受着较大的工作压力,不利于行业长期稳定向前发展。对此,我国某地区的飞行器大型薄壁件制造柔性工装技术研究部门,提出了将现代化的数字技术同柔性装配技术相互结合,提出了数字化柔性自动装配技术,为行业的发展开辟了新的发展路径。以此为基础,搭配柔性物流技术,还可以有效规避飞行器大型薄壁件制造中,大型薄壁部件变形问题。基于机器人的柔性自动装配系统,不仅可以在原有的基础上,进一步提升飞行器大型薄壁件制造的柔性化和自动化水平,而且更为重要的是,数字化技术的应用,还可以充分地确保生产环节的装配施工建设质量,提高飞行器大型薄壁件制造的经济效益与社会效益,推动行业整体向前发展。

结语:航空航天事业发展中,离不开飞行器的支持,而飞行器大型薄壁件的加工制造难度较大,传统的加工技术无法保证大型薄壁件的加工精度和质量,只有引入先进加工技术,才能提高零件加工质量。加工制造企业通过运用飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术,能有效提高加工制造效率,还能保证大型薄壁件的整体精度与强度,进而满足飞行器的制造需求,为航空航天事业的发展提供充足动力。

参考文献:

[1]李志楠,高刚毅.飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术[J].内燃机与配件,2020,(02):111-112.

[2]刘东帅.浅谈飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术[J].科技风,2018,(25):228-228.

[3]王亮,李东升.飞机数字化装配柔性工装技术体系研究[J].航空制造技术,2012,(07):34-39.

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