飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术

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  摘要:我国的综合国力不断上升,带动了航天事业的发展。然而,在其中使用的大型薄壁件制造技术是许多国家的航天工业人员以及相关行业技术人员一直在研究的问题。现阶段我国研究出来能够将绿色理念与飞机蒙皮数字化精确制造相结合的制造系统,并且这种制造系统具有质量高、效率高的特点,可以取代带有传统性质的铣工艺,大大的提高了生产效率。
  关键词:飞行器 大型薄壁件制造 柔性工装技术
  前言:
  传统工艺随着时代的发展而变化,现已出现的新型高效绿色制造系统可以弥补传统工艺中存在的不足。在这种方式下,已经成形的蒙皮只需要进行一次装夹,便可以实现粗修、铣凹、切边等一些常见的步骤,有效的减少了传统工艺中会出现的误差,因此大大的提高了制造加工的精度。由于其中贯穿了绿色的概念,所以这种系统还具有环保的特点,可以减少对环境的污染。
  1.刚性技术与柔性技术的区别
  在实际加工制造过程中,成形后的半成品属于弹性薄壁件,其具有较差的刚度,并且表面轮廓是一种自由曲面,而在运用高效绿色制造系统时,会因为刚性体中使用的传统六点定位原理无法有效应用在此种弹性体曲面零件中,从而导致正常的机械加工环节开展存在一定的干扰。所以,人们现在开发并使用的刚性途径与柔性途径,对上述的困扰有一定的帮助。
  1.1.刚性途径
  这种途径也被称之为弹性体曲面刚性定位技术,使用该项技术能够保证工装定位或是支撑曲面保持良好的不可变性,所以使用该项技术时,一般是一种工装不能同时使用在多种零件上,因此,加工制造的效率缓慢,并且在制造柔性上也有一定的影响。此外,对于后续的刚性工装在储存、管理方面还有较高的要求。
  1.2.柔性途径
  它也被称为弹性体曲面柔性定位技术,这种技术是借助调整与控制的方法,在生产工装定位或支撑曲面环节中,是实现动态化生产的过程。由于是动态化生产,所以在生产效率以及制造柔性等方面比刚性途径占有很大灵活性以及优势。使用此种技术生产出来的产品具有较高的精度,因为它可以采用信息化的途径,有效校正误差,进而降低误差。
  因此,结合现代航天工业的发展特点,下文将对大型薄壁件制造的柔性技术进行详细的叙述。
  2.柔性工艺装备系统运行模式
  该运行模式是针对系统在运行的过程中,定位、支承所表现出来的分布方式是拓扑形态以及相应的密度。所以在实际的工艺装备系统运行状态与运行模式存在密切的联系,并且产生柔性工装系统运行模式的途径与手段较多,但是一般情况下,人们使用随机方法以及均布方法虽然具有易于操作的特点,但却存在效果不佳的问题。此外,人们还会使用经验法以及优化法的途径,生成运行模式。其中优化法需要借助计算机辅助完成,并且将优化目标与加工现场的信息状态相结合,从而进行自动化生成所需的拓扑形态以及分布密度。这种方式能够摆脱人为的操作,结合自身状态信息,并充分整合使用现场信息资源,实现自动化特点,并保证系统在运行过程中能够达到最优化效果,产生理想的效益。因此,这种方式属于一种较为实用且具有理想特点,生成系统运行模式。
  3.柔性工装相关技术分析
  3.1.薄壁件柔性工装开发技术
  飞行器大型薄壁件的表面属于一种自由曲面,其组成零件具有弹性且尺度较大,而普通的机械产品往往是平面或是圆柱面等,所以普通的机械产品的表面属于常规表面,具有快捷定位的特点。因此,传统在刚体中使用的六点定位原理难以在大型薄壁件上实施。
  由此可知,在研究飞行器薄壁件柔性工装过程中,需要结合大型薄壁件的弹性曲面定位原理考虑。只有摆脱六点定位原理的缺陷与不适用等特点,研发适用于大型弹性薄壁件的弹性曲面定位原理,才能真正为解决薄壁件柔性工装技术提供理论支撑。
  3.2.定位与支承以及固定实现一体化技术
  飞行器的大型薄壁件中定位与支承以及固定三者之间是相互依存、相互作用的,所以在柔性工装技术中应将三者进行综合考虑,最好是实现一体化技术。采取的措施是使用万向真空吸头,这种设备中含有的机械结构大多是精密的,且可以旋转,所以在与工件接触的过程中它能够自动改变方向,从而达到自适应固定的效果,且设备还能够起到定位与支承的作用,因此,它可以达到定位与支承以及固定一体化的目的。
  3.3.机床工装集成与机床工装互动技术
  现代信息技术与网络技术已应用到各个行业之中,在航天工业中,机床与工装有机结合,能够产生一种崭新的集成加工系统,改变了传统制造设备与系统,有效的让机床与工装达到相互操作的效果,进而使薄壁件制造过程中的下了率以及效益同时得到提升。
  3.4.智能预测的闭环成型技术
  大型薄壁件在加工成形环节有时会面临回弹的状况,人们在生产加工过程中逐渐在智能预测的基础上研究出了闭环成形技术。它利用的是闭环控制原理,然后将数学模型和人工智能进行有效整合,所以能够准确预算回弹量,再结合预测的数据信息,在成形过程中能够实现闭环精确控制,有效降低回弹对产品存在的干扰,从而将产品成形的精确度提高,进而提高整体的制造质量。
  3.5.全数字化柔性自动装配技术
  飞行器制造过程中大型薄壁件的装配是其中一项重要而又易出现问题的工序,并且在现在社会中许多公司采取的方式是人工装配。人工装配需要一定的人员劳动力,因此相应的效率不高,装配的质量也不能完全保证。而采用数字化柔性自动装配技术能够避免人工装配中出现的问题。
  数字化柔性自动装配技术能够在很大程度上促进大型薄壁件装配的自动化程度以及柔性化程度的提升,还能提高装配质量,使飞行器制造效益得到较大的提高。
  结束语:
  时代在变化,相应的社会中使用的各项技术也在不断的发生改变。传统的大型薄壁件制造技术与当代的发展存在不相适应的地方,因此,转向新型的制造系统,降低制造加工中出现的误差,提高生产质量以及效率,促进飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术得到推广与应用。
  参考文献:
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