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典型三维柔性焊接平板柔性装配工装

2017-03-12 08:45:13
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  当前国外飞机装配中应用的三维柔性焊接平板柔性工装,按其结构特征划分,一共存在4类典型柔性工装:多点阵真空吸盘式柔性装配工装、行列式柔性装配工装、分散式部件装配柔性工装及各种形式大部件自动对接平台。
  1、多点阵真空吸盘式柔性工装
  多点阵真空吸盘式柔性工装的模块化单元为带真空吸盘的立柱式单元,其在空间具有3个方向的运动自由度,通过控制立柱式单元生成与壁板组件曲面外形一致并均匀分布的吸附点阵,利用真空吸盘的吸附力,可定位并夹持零件。多点阵真空吸盘式柔性工装中
  各模块化单元的运动调整主要通过伺服电机驱动,其控制系统一般采用标准数控系统的形式,通过现场总线控制多个模块化单元的自动调形。
  多点阵真空吸盘式柔性工装可分为立式、卧式和环式3种结构形式,在机身壁板类组件的装配中,主要应用立式和环式结构的工装;卧式结构工装则在一些复材结构的水平尾翼和垂直尾翼的装配中有应用。
  多点阵真空吸盘式柔性工装在应用时,驱动数据采用理论数据。工装工作流程如下:先根据装配件数模及工装数模计算得到工装理论驱动数据,然后将理论驱动数据传给控制系统,控制各模块化单元迅速调形重构,生成与壁板曲面符合并均匀分布的点阵;模块化单元调整到位后,根据零件上的定位特征和工装的定位特征使零件上架;真空系统启动,可靠的吸附夹紧零件,完成装配。
  2、行列式结构柔性装配工装
  行列式结构柔性工装是一种由多个行列式排列的立柱单元构成的工装,各立柱单元为模块化结构,独立分散排列,每个立柱单元上装有夹持单元,夹持单元一般具有3自由度的运动调整能力,从而可通过调整各立柱单元上多个夹持单元排列分布,来实现对不同飞机零件的装配。
  行列式结构柔性工装主要用于大型飞机的机翼壁板和翼梁装配。行列式工装结构开敞性好,多与自动钻铆机配合使用。行列式柔性工装在应用时与多点阵真空吸盘式工装类似,也是采用理论驱动数据,理论数据可根据零件数模得到,所有零件对应的工装理论驱动数据都可以存储在一个数据库里,当需要装配某个零件时,可直接调用。行列式工装的调整可通过工装系统的数控系统主动调整,也可借助集成在一起的自动化的数控设备来被动调整。
  3、分散式部件装配柔性工装系统
  分散式部件装配柔性工装是一个集成了工装(一般称为定位器)、定位计算软件(或者为图像操作界面GUI)、控制系统(包括人机操作界面HMI)和数字化测量系统的综合集成系统。
  分散式部件装配柔性工装系统主要用于机身部件或机翼部件的装配,在应用过程中,采用的是优化的工装驱动数据,工装先根据待装配部件的数模计算出工装的理论驱动数据,构成部件的各组件安装到定位器上,然后定位器在控制系统驱动下,到达理论位置,此时利用激光跟踪仪测量各组件的实际位置数据,将其值与理论位置数据进行比较,如果符合公差要求,将进行装配,如果不符合,则需要重新计算定位位置,重新调整定位器,直到满足装配误差要求。
  当前应用广泛的两个分散式柔性工装系统是M.Torres公司的MTPS系统和AIT公司的自动定位准直系统APAS。前者在空客系列飞机的机身部件装配及运输机A400M的机翼部件装配中得到了应用,后者则在波音747的机身部件装配中得到了应用。
  4、大部件自动化对接平台
  与分散式部件结构柔性工装类似,大部件自动化对接平台也是一个集成了工装、测量系统、控制系统和计算机软件的综合系统。工装驱动采用优化的驱动数据,在控制系统的控制下工装完成定位位置的调整、固定。根据工装的结构特点可把当前的大部件对接平台分为3种形式:柱式结构工装平台、塔式结构工装平台和塔柱混联式结构的工装平台。
  柱式结构平台结构简单、开敞性好,但其承载重量相对较小,多用于支线客机或军机等中小型飞机的装配中。在F35的部件对接中,采用的AIT公司的EMAS系统,就是一个典型的柱式结构平台。塔式结构平台形体较大,具有像伸缩臂一样的运动调整部分,可从侧面支撑和驱动部件,承载重量大,但结构复杂,多用于大型客机如空客A380的对接。
  混联式结构平台吸收了上述两种平台结构的优点,将柱式结构的定位工装通过连接托架两两相连,用连接托架支撑部件,通过调整托架来调整部件的空间位置;这种结构形式的对接平台开敞性好,承载重量大,而且部件在调整时,受力条件好、调整灵活,代表了飞机大部件自动化对接平台的发展方向。在波音公司新的波音787和空客公司新的A350的部件对接中都采用了这种混联式结构的对接平台。