機身骨架裝配柔性焊接平臺工裝系統(tǒng)研究

發(fā)布時間：2019-06-29

面對新一代飛機隱身性、超音速巡航、高壽命等使用要求，我國積借鑒經(jīng)驗，同時結(jié)合行業(yè)現(xiàn)狀，開展航空智能制造和柔性裝配系統(tǒng)。目前，國內(nèi)航空制造企業(yè)在飛機零、部件的加工制造中大量應(yīng)用數(shù)控機床，加工、，但在各個部裝廠對飛機進行裝配時，仍然使用老式剛性工裝，工人采用手工鉆鉚，飛機裝配的質(zhì)量和效率不能再提高一個檔次，很難滿足新型飛機對超音速巡航、隱身以及使用壽命等方面的要求。我國航空制造業(yè)與的差距還很大，在相關(guān)技術(shù)方面積累較少，尤其是柔性工裝技術(shù)、自動鉆鉚技術(shù)、柔性裝配系統(tǒng)和數(shù)字化檢測技術(shù)。

新形勢下新的需要決定了新的難度和挑戰(zhàn)，當(dāng)前國內(nèi)航空制造業(yè)需要解決如下問題：

1)多機型、高產(chǎn)量、小批量、高價值的市場需求

廣闊的市場需求決定了航空制造企業(yè)的發(fā)展方向，一方面，某些飛機的需求量旺盛，需要航空制造企業(yè)生產(chǎn)；另一方面，鑄鐵平臺在這個愈發(fā)彰顯個性的時代，飛機的私人定制將越來越多，這要求制造廠商具備小批量、轉(zhuǎn)產(chǎn)的能力。歐美航空制造企業(yè)在發(fā)展過程中也曾面臨著產(chǎn)品系列化帶來的問題，歷經(jīng)多種型號的飛機，逐步解決了制造過程遇到的各種困難，然后形成完備的技術(shù)體系，在波音787和空客A380的設(shè)計和制造過程中了完整的體現(xiàn)。

2)柔性裝配系統(tǒng)需要配套的工裝技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，新一代飛機對質(zhì)量、效率以及性能的要求也隨之提高?，F(xiàn)有裝配模式下采用剛性工裝和手工鉆鉚不能很好地實現(xiàn)新機型的制造需求，尤其在效率方面是如此，航空制造公司面對這種情況，焊接平臺在對飛機大型部件的裝配中使用柔性裝配系統(tǒng)，攻克了飛機裝配中質(zhì)量和效率的問題。柔性裝配系統(tǒng)廣泛采用自動化鉆鉚設(shè)備，剛性工裝結(jié)構(gòu)不能滿足自動化設(shè)備的開敞性要求。隨著數(shù)控機床在航空制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，能夠加工出復(fù)雜的整體框架類部件，了工裝柔性化定位技術(shù)的發(fā)展。

國內(nèi)現(xiàn)有各航空企業(yè)都有各自的數(shù)控機床廠，能夠加工出具有復(fù)雜加強筋的整體結(jié)構(gòu)件，、剛性強，不僅簡化了飛機內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)，減少了框架間的連接數(shù)量，還增強的產(chǎn)品的整體性，減輕了飛機重量。同時數(shù)控機床能夠在機身框上加工出的工藝交點孔，使得工裝對機身部件裝配時具有高位置精度的定位基準。在各主機廠，工裝結(jié)構(gòu)一般是外部采用剛性骨架，內(nèi)部采用剛性定位 器作為主要定位夾緊件，兩者之間通過快干水泥連接，定位 器的位置準確度主要依靠安裝方法和加工精度，不僅安裝難度大，而且矯形困難，因此工裝定位精度相對較低，不能滿足新型飛機的裝配要求，而且還會導(dǎo)致產(chǎn)品局部應(yīng)力集中，容易發(fā)生損壞。除此之外，傳統(tǒng)工裝由于剛性，不能適用新型號飛機，因此將會被停用，浪費了資源，特別是在新機的研制過程中這個問題加突出，新機研制過程中根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題需要對產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，造成定位交點孔位置發(fā)生變化，而工裝其他部分又不需要改，存在局部定位部件的微調(diào)而導(dǎo)致整個型架被停用的困境。

從柔性工裝在各種型號飛機中的應(yīng)用來看，整體部件和曲面外形產(chǎn)品的定位的較多，針對骨架類部件裝配的較少，且多是針對產(chǎn)品外部空間進行定位，開敞性較好，有利于工裝的運用。但是對于一些機身骨架類構(gòu)件，空間開敞性差，又需要從內(nèi)部空間對產(chǎn)品進行定位，因此需要研制一種針對骨架類部件定位的柔性工裝。

綜上所述，對翼面類、機身壁板類產(chǎn)品定位的工裝較多，焊接平臺對機身骨架交點孔定位的較少。現(xiàn)有針對骨架類產(chǎn)品定位的工裝，主要有盒式連接工裝和“橋架式”柔性工裝，而這些工裝在應(yīng)用上又有其局限性。與剛性焊接工裝相比，盒式連接工裝在工裝的設(shè)計、制造、和驗證方面都具有不少優(yōu)點，但在工裝的穩(wěn)定性和安裝方面還存在一些局限或問題，主要應(yīng)用于重量較輕的中小部件的裝配中?！皹蚣苁健比嵝怨ぱb通過調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸、定位 器數(shù)量和行程，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個機型機身部件的裝配，該型工裝主要針對機身臥式裝配，機身產(chǎn)品水平放置，但有些飛機的中機身裝配采用立式裝配，每個模塊垂直放置“橋架式”柔性裝配工裝系統(tǒng)不能適應(yīng)這種立式裝配。因此，針對立式裝配，機身骨架裝配柔性工裝系統(tǒng)的。