引言:飞机各个部件在组装完成后,由于存在零件与装配制造误差,相互对接部件的外形不协调,对接交点孔不同轴度,部件对接强迫装配,不但对飞机的气动外形有一定的影响,也会对机体结构疲劳强度及使用年限产生相应的影响,因此为消除对接部件的零件、装配制造误差,保证部件的互换协调要求,部件在架内铆接装配完工后,需对交点接头孔进行精加工。
一、现阶段的精加工方法
1.配钻协调精加工法
交点配钻协调精加工法:把两个部件在对接架上进行定位、装夹、固定,搭配小插销,然后利用手工划线对交点孔位置进行定位,按照孔径技术要求的尺寸,再选用专用刀具进行钻孔、扩孔、铰孔,最后用螺栓把两个部件连接在一起,达到对接协调的方法。虽然这种方法有很高的协调性,不过交点重复位置精度特别低、互换性特别差,甚至对结构和使用条件要求也很严格,所以在工程上使用范围非常小。
2.数字量协调精加工法
交点数字量协调精加工法:制造一个部件装配架需按装配架数模进行设计,然后在按装配架装配部件,进入装配部件精加工架对交点孔进行精加工,另一个部件类似。因精加工架在安装时用的是激光跟踪仪,需要手动操作来确定靶标点,这就致使交点和重复位置的精度比较低、协调性和互换性较低,不超过3个交点部件适合用这个方法,而且一个部件要配一台精加工台。
3.模拟量协调精加工法
交点模拟量协调精加工法:此方法在精加工架前一环节添加了标准量规协调,传递过程中利用高精度孔轴配合关系,可以使交点重复位置精度、部件间的协调性和互换性都进一步得到了提高。所有部件都适合用这种方法,不过需要添加更多的标准量规,还有一个部件配一台精加工架。
4.同一模板协调精加工法
交点同一模板协调精加工法:两个部件使用同一标准量规协调制造同一精加工型架,同一模板包括精加工型架、导向装置、刀杆刀具、加工环境、操作人员。这种方法除了位置精度不高,重复位置精度、协调性、互换性都比较高。关键是一般部件都不能满足其结构条件,适用范围比较窄。
二、智能柔性精加工系统
交点智能柔性精加工系统:两个部件分别在柔性精加工台上经过自动调姿、定位、装夹、固定、数控加工,让两个部件交点孔径的尺寸与技术公差要求相符,从而达到两个部件间对接协调的精加工方式。它没有传统方法的专用精加工装置,完全由数控装置精加工,也没有数字量协调和精加工方式手动靶标的误差,交点的位置精度、重复位置精度极高,因而具有极好的协调性和互换性,是先进的交点协调和精加工方式。
三、各种精加工技术对比
对工程上的工艺协调和精加工方法进行综合性对比,得出智能柔性精加工系统是比较先进的,它的交点和重复位置的精度最高,交点的协调性和部件的互换性最好,标准工装和精加工台最少,温度环境以及结构工艺条件的要求都比较低,误差最小,精加工作业方式最先进,有比较广泛的适用范围。飞机装配中采用智能柔性精加工系统,可以使其工艺协调和精加工的技术,进一步向数字化、智能化的技术方向发展。
四、智能柔性化精加工系统特点
柔性化和通用性是智能柔性化精加工系统的特点,使用传统工艺协调方法和精加工方式要有大量的精加工台和标准量规,而且还没有通用性的特点,如同一飞机的部件不同或是不同飞机需要的精加工台和标准量规不相同。
保障部件交点协调性和部件互换性的关键是交点重复位置精度,交点精度越高,其协调性和互换性就越好。传统工艺协调和精加工方法的硬件系统一旦确定,其重复位置精度就不能更改了,要有大的偏差出现,交点对接就会不协调,更严重的还会导致部件报废。智能柔性精加工系统可以对部件交点孔在线进行测量、识别、记录,可以对部件焦点孔的实际位置误差进行智能化的补偿,使部件交点的协调性和部件的互换性得到保障。
五、飞机部件智能柔性精加工技术
1.部件智能运输
把部件用吊车装进无人运输车中,利用计算机、视觉和传感器技术、激光导航,使无人运输车通过配置的传感器和无线网络进行工作场地的感知、认知,当无人运输车运行到智能柔性经加工系统范围内,对无人运输车实现准确定位并固定位置,对部件实现粗略定位。
2.部件智能调姿
附件的空间位置进行调资需要使用数控定位器,再通过激光跟踪仪的技术,根据测量数据来确定飞机的翻转和俯仰设计要求是否相符,然后在拟合交点、外形,准确对部件进行定位;如果与设计要求相符,就可进行精加工,如果不相符,需要再次调姿。再次调资时不要超出加工余量,从而使飞机达到最优的外形位置。
3.部件智能夹持
部件夹持后的受力状态通过传感器技术进行感知,部件夹持后不要严格要求夹持力度,让部件在精加工中保持自由状态。
4.部件智能精加工
末端执行器需要通过数控系统来进行控制,可自动完成末端执行器及刀具的更换,顺利完成自动镗削孔、铣削端面的功能。
5.部件智能检测
在部件精加工完成后,利用数字检测、智能分析对加工误差进行处理,智能柔性精加工系统对一个部件交点孔的实际位置误差进行测量、识别、记录,对另一个部件对应的交点孔位置进行智能化补偿精加工。把已经完成的精加工部件胶孔位置误差的数据转换成控制信号,完成相应部件的对接交点孔位置误差进行智能补偿,保证对接部件的交点孔位置重复精度以及准确性、一致性,从而保障其协调性和互换性。
结束语:
通过采用无人运输车、智能调姿、数字测量、数控加工等智能柔性集成系统可使飞机所有部件实现共用一套精加工系统的目的,可以彻底改变传统飞机装配中采用的精加工系统和精加工模式,在使用飞机的产品结构尺寸在相应的范围内满足所有部件精加工需求,未来在飞机部件的研制工作中,无需再制造部件专用的精加工台,从而可缩短生产准备周期,降低研制成本。
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