柔性焊接平台是一套由主体件孔系平台和各种附件相配合的高精度,适应多种规格的产品完成快速装夹的柔性化工装。其优点在于可循环使用,快速定位装夹,在立体的三维空间可无限延伸拓展工作面积。柔性焊接平台是一套标准化、系统化、通用化的工装,以标准化格孔的五个工作面和正面网格线的工作台为基础,配备各种用于定位的标准模块,通过销栓的快速连接,对各种形状的工件进行快速定位和快速装夹,同时还可以实现三维空间的随意组合和反复使用,适用于多种工件的焊接和产品的装配。
飞机柔性制造夹具柔性策略同零件装配对接技术应用
<一>、夹具柔性策略
组合夹具和拼装夹具仍然是实现飞机零部件夹具柔性化的主要方法。
组合夹具由一套预先制造好的不同形状、不同规格、不同尺寸的标准元件及合件组装而成。既可以把某一工件的某一工序组装成专用夹具,也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。
拼装夹具主要用于数控加工,通常由基础件和其他模块化元件组成,具有模块化结构。所谓模块化,是指将同一功能单元,设计成具有不同用途或性能的,且可以相互交换使用的模块,以满足不同的工件装夹需求。
同一功能单元中的模块,是一组具有同一功能和相同连接要素的元件,也包括能增加夹具功能的小单元。
拼装夹具与组合夹具之间有许多共同点,它们都具有方形、矩形和圆形的基础件,在基础件表面有网络孔系或槽系。两种夹具的不同点是组合夹具的万能性好,标准化程度高;而拼装夹具则为非标准的,一般是为本企业产品工件的加工需要而设计的。产品品种不同或加工方式不同的企业,所使用的模块结构会有较大差别。
这两种夹具统一称为柔性夹具。柔性夹具把专用夹具的设计、制造、使用、报废的单向过程变为组装、扩散、清洗入库、再组装的循环过程。具有应变能力强、设计和制造周期短、成本低等优点。还可减少夹具库房面积,有利于管理。组合夹具元件精度要求高、耐磨,能完全互换。
与专用夹具相比,组合夹具往往体积较大,显得笨重。此外,为了组装各种夹具,需要一定数量的组合夹具元件储备,即一次投资较大。对于某些形状复杂或形状不规则的工件,无法通过组合夹具来获得合适的工装。
定位精度、刚度、装卸性能等有时无法保证。飞机结构件由于精度高、形状复杂,专用夹具是必须的,而又由于品种多,一次性研制足够数量的夹具元件储备,在经济上是合算的。
柔性夹具包括槽系和孔系两类,槽系夹具元件间靠键和槽(键槽、T形槽)定位;孔系夹具则通过孔与销来实现元件间的定位。两类夹具的元件分类及其组装均有很大的相似性。夹具元件包括基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件和其他件8类。孔系夹具没有导向元件,而是增加了辅助件。
与槽系夹具相比,孔系夹具精度高、刚性好、易于组装,特别是它可以方便地提供数控编程的基准,即编程原点,因此在数控机床上得到广泛应用。孔系夹具的缺点是调整性差,夹具应用范围小。夹具的调整性能对处于研制阶段的产品非常重要。飞机结构件的加工以数控加工为主,因此主要考虑孔系柔性夹具。
柔性夹具的另外一种表现形式是结构可调整夹具,即通过夹具的结构调整,而不是通过更换夹具元件的方法来满足工件装来要求。它建立在工件加工特征相似性的基础上,不用更换夹具元件或重新进行夹具的设计与组建,只是调整某些夹具元件的空间位置便能适不同类型零件的装夹要求。飞机结构件之间存在加工特征相似性,依照其相似性进行必要的分类成组,并按照对象继承关系,将零件类逐步细分。对相似零件类设计结构可调整的柔性夹具。
需要注意的是,夹具的柔性化只能针对有限种类的零件和制造工序,不能期望存在一种万能夹具,能满足所有结构件的加工需求。
三维柔性平台组合工装是将金属切削加工领域使用的组合夹具理论运用到钣金焊接加工领域,是从传统的下型平台,槽系平台发展起来的三维平面孔系组合夹具系统。是一种新型的数字化、标准化、模块化、通用化的环保工装夹具。
<二>、先进装配技术在零件装配和对接中的应用
1、机翼翼梁的装配定位
柔性装配工艺比较有特色形式的是“行列式高速柱阵”柔性装配工艺系统,该系统主要包括柔性机翼壁板装配工装和决定性柔性翼梁装配工装。前者在具体应用过程中,主要适合在空客系列民机机翼壁板上,该装配工艺在新型的飞机中有着广泛应用例如,A380采用的就是此装配工艺,并且在具体应用中也取得了不错的效果后者主要适合在使用在波音飞机中。例如,波音777、播音737等类型的飞机的梁翼,采用的都是该类型的装配方式,也取得了不错的应用效果。
2、高协调要求的骨架零件定位
针对高协调要求的骨架零件定位,在具体定位过程中,可以采用POGP柱或并联式柔性。将定位环节使用的定位器安装在POGP柱或柔性工装上,在安装过程中,需要注意定位器的角度和位置都可以通过柔性工装的连杆长度进行调整,或者通过POGP柱的具体运动情况加以确定,同时为了确保最终定位结果的准确性,可以利用数字化测量设备,进行校准。柔性装配工具有传统装配工具相比,在具体应用中具有以下几项优势:(1)定位的精准度更高。(2)定位的适用性更为广泛,可以在不同产品中使用。(3)可以减少专用工装的使用量,从长远角度看,降低了生成成本。
3、定位技术在部件对接中的应用
部件对接对先进技术进行应用,主要体现在以下两个方面:(1)数字化定位技术。飞机部件对接过程中,可以通过激光跟踪仪等先设备对飞机部件上的交点孔、控制点等内容进行量测,代替传统的专用指示器和定位销,从而使飞机上的部件能够直接完成对接。数字化定位在实际应用中的优势为:定位速度快、结构简单、精准度高。(2)柔性定位技术,过去飞机对接需要使用大型部件,为了确保定位的精准性,在定位上需要消耗大量的费用和时间,并且一种对接平台只适合特定的飞机外形。自动化控制平台,通过计算机对自动化千斤顶进行控制,其在具体应用中的优势为:提高了机体装配质量、实现了高效自动化对接、可以满足不同飞机型在对接上的需求,并且缩短了准备周期,降低专用工装费用。
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