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飞机装配模式及三维柔性焊接平台装配工装

2017-03-08 07:43:16
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  1、两种典型装配模式
  飞机装配技术在发展中,由于飞机制造互换协调方式的不同,形成了两种典型的装配模式:一是基于模拟量传递的传统装配模式,这是传统的飞机装配方法;一是基于数字量传递的数字化装配模式,这是现代飞机装配的主要方式。
  传统装配模式下,互换协调基于模拟量传递,零件基于相互联系原则制造,即从模线到样板样件一直到飞机零件的制造和装配,各个环节之间是依次利用和依靠的关系,环环相扣、缺一不可,整个装配过程主要采用串行模式,飞机产品制造周期长。
  现代飞机制造中,通过充分应用各种数字化技术实现了飞机从设计制造到装配检验的全数字量传递,形成了基于计算机辅助工艺设计、数字化柔性工装定位、数控自动钻铆设备连接以及数字化测量设备检验的数字化装配模式。
  2、传统装配模式下的工装结构
  工装结构一般具有一个刚性骨架,用刚性的内型或外型卡板作为主要的定位夹紧件,通过快干水泥将其与骨架刚性连接。定位夹紧件的位置准确度主要由其安装方法和加工精度决定,早期定位夹紧件的安装主要依靠模拟量形式的标准样件,其加工精度主要靠加工完成后的手工修整保证,因此工装的定位精度相对较低,从而限制了飞机的装配精度,使得早期飞机的寿命和可靠性都相对较低。
  当前国内的飞机装配模式基本上还是传统的装配模式,近年来数字化技术的发展应用虽然提高了工装的制造精度和安装准确度,但其仍然具有传统刚性工装的弊端,这也制约了国内飞机装配技术的发展。
  3、数字化装配模式下的工装结构
  (1)柔性工装的特点和组成
  三维柔性焊接平台柔性工装一般具有柔性化、数字化、模块化和自动化的特点。柔性化表现在工装具有快速重构调整的能力,从而一套工装可以用于多个产品的装配,这也是柔性工装的根本特点;数字化特点体现在其从设计、制造、安装到应用均广泛采用数字量传递方式,是一种数字化的工装;模块化体现在柔性工装在硬件上主要由具有模块化结构特点的单元组成,模块化结构单元的重构实现了工装的柔性;各模块化单元可自动调整重构,体现了柔性工装自动化的特点。
  三维柔性焊接平台柔性工装的组成可以分为软件和硬件两部分,软件主要包括控制软件、测量软件、装配仿真软件和优化计算软件等;硬件主要包括组合在一起的多个模块化结构单元、数控系统、数字化测量设备等。
  (2)柔性工装的定位精度保证方式柔性工装是一种数字化工装,其在应用中主要依靠各个模块化单元来定位零件,因此模块化单元的位置准确度决定了柔性工装的定位精度。
  模块化单元的位置准确度主要通过以下3条途径保证:
  ①模块化单元的运动调整数据以数字量的形式传递给数控系统;
  ②控制系统的控制模块化单元运动;
  ③模块化单元运动到位后由专门的锁紧机构锁紧。在上述3条途径的保证下,柔性工装的定位精度一般都能保证在0.1,以内。
  模块化定位单元的驱动数据从生成到传递给数控系统到终定位,整个过程实现了全数字量传递,是数字化柔性工装具有高定位精度的重要原因。而数字量形式的驱动数据则是所有数字量传递的源头和基础,是柔性工装高定位精度的保证。柔性工装的数字量驱动数据主要有3种类型:理论驱动数据、实测驱动数据和优化驱动数据。理论驱动数据是通过对零件数模和工装数模进行装配仿真,根据装配仿真结果计算得到的工装驱动数据;理论驱动数据由于没有考虑零件及工装的制造误差,因此,应用理论驱动数据工装往往不能到达佳位置,但其生成迅速,简便易用,适用于刚性相对较弱的零件的装配上。实测驱动数据是通过利用数字化测量设备获得装配件上定位关键点实际位置数据,然后经过坐标变换以及各种补偿计算转化得到;实测驱动数据准确,精度高,但其生成需要借助数字化测量设备,周期较长;利用实测数据驱动工装,适用于一些机加承力件的装配。优化驱动数据是通过对理论数据和实测数据进行比较分析并优化计算得到的工装驱动数据,其生成需要借助专门的优化算法,而且要利用理论数据和实测数据,因此生成周期较长,应用复杂,但其精度高;主要用于装配过程复杂、对装配精度要求高的飞机部件装配或大部件对接装配中。
  (3)柔性装配工装的优势
  三维柔性焊接平台柔性工装的柔性可重构功能,实现了飞机装配中工装与零件“一对多”的模式;而且柔性工装基于数字量传递,实现了工装的数字化定位,具有传统工装不可比拟的优势。
  先,三维柔性焊接平台柔性工装的快速重构功能使飞机装配工装的设计制造等准备周期大大缩短,提高了工装快速响应产品变化能力;同时柔性工装的“一架多用”功能大幅度减少了工装数量及工装存储占地面积和工装设计制造成本。因此,柔性工装既适应了现代飞机小批量多批次的生产要求,又顺应了精益制造理念的潮流,代表了飞机装配工装的发展方向。
  其次,三维柔性焊接平台柔性工装通过采用数字化工装驱动数据,结合先进数字控制技术,实现了飞机装配工装的数字化定位,改变了传统工装模拟量定位方式,提高了工装的定位准确度。同时柔性工装的数字控制调形重构功能使工装重构前后具有基本相同的定位精度,保证了装配工装的协调性。
  第三,三维柔性焊接平台柔性工装结构开敞,适合各种自动化数控钻铆设备的应用。数控钻铆设备通过集成数字化的柔性工装,形成各种形式的自动化装配单元圈,是飞机数字化装配模式下的一个鲜明特征。