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。
飞机装配国内技术现状及夹具的分类
{一}、国内飞机装配技术现状
近百年来,尤其是二战后,航空工业作为国家经济建设和保卫国家安全的战略产业,得到了持续且快速的发展,同时也带动了诸如新材料、通信、电子等高精尖技术特别是先进制造技术的蓬勃发展。
航空工业是拉动国民经济相关产业的支柱产业之一,经济发达国家更是投入巨资进行研发。在航空产品的制造中,飞机装配是根据尺寸协调原则,将零部件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接,形成高一级的装配件或整机的过程。
迄今为止,飞机装配技术已经历了从人工装配、半机械半自动化装配到机械启动化装配的发展历程,目前快速发展的数字化柔性装配技术更是成为了飞机制造业的科技制高点。在飞机的制造过程中,飞机零部件的尺寸大,数目多,精度要求高,协调过程多,装配工作量约占整个飞机制造劳动量的40%~50%。因此,如何缩短生产时间,提高装配效率和质量,是航空制造业亟待解决的问题。
工装的设计制造在飞机装配过程中占有重要地位,而对于传统的机械加工作业方式,特别是对于一些结构复杂多变、加工批量小的零件,随着零件加工的结束,所配备的专用工装就完成了其历史使命,在飞机的改型换代过程中,往往束缚着航空企业的快速发展。
目前,我国工装整体设计、制造水平与波音、空客等西方先进航空企业相比还有较大差距,总体上国内航空企业依然沿袭前苏联的组织生产模式,自动化效率低,生产准备时间长,产品质量低下、不稳定,成本居高不下。具体来说,传统的飞机装配技术采用模拟量传递为基础,工装设计缺乏创新性,造成工装型架复杂笨重,制造困难,定位件及测量仪器缺乏统一规范体系;同时以模拟量方式传输协调各工艺生产环节的“串行工程”模式,严重阻碍着装配质量的提高,已成为制约我国飞机研制的巨大障碍。总结国内航空企业生产制造方式的弊端,主要表现在以下几方面:
1)依然沿袭着过去几十年来批生产的手工作业和串行生产模式进行飞机装配,效率很低;
2)数字化柔性装配技术进步缓慢,飞机装配的主要手段依然依靠传统专用工装,整个航空系统还未实现大规模数字化技术及设备的应用,制造成本居高不下;
3)未能充分实现工装、工艺设计与产品设计并行工程模式,装配工人需要翻阅大量的图纸、工艺文件,各部门协调困难,返工率高,影响装配周期;
4)采用外协加工的企业存在资质认证困难、保密性差、交货周期长等问题。
近年来,我国航空企业联手科研院校正在朝柔性化装配技术发展。尤其是在工装设计上,依靠引进国外先进装配技术,进行了大量实践,渐渐摸索出适合我国国情的技术革新道路。现阶段来看,主要集中在采用CAD技术进行了包括建立型架标准件库和优化型架及参数设计等;对于装配工序的可视化仿真、装配路径优化等虚拟预装配相关技术也进行了系统研究;在测量检测方面,更是力求采用自主研发的计算机辅助电子经纬仪及激光跟踪仪等先进设备进行精确定位测量,技术水平得到了明显提高。
三维焊接平台,装置操作简便、使用安全。此工装平台的承载能力高,刚性稳定,工作台的五面均加工有规则的孔,刻有网线,可以方便地延伸和扩展、组合。经扩展的标准台面可模块化的定位和夹紧零件。
{二}、夹具的分类
飞机结构件由于其结构的复杂性,致使一般的机床无法进行完整的加工。现阶段运用最多的是数控铣削,故结构件的夹具属于机加工夹具。在航空航天制造业不断发展的今天,飞机结构件的工装夹具也相应地发生了变化。一般而言,可以简单地将飞机结构件工装夹具特点做如下的叙述:①快速性。飞机结构件在装夹过程中,需要快速地找到定位点,更需要快速地夹紧,以提高飞机结构件的制造加工效率,从而其他整机的加工效率,以保证飞机能够在正常的周期内完成;②稳定性。在飞机结构件装夹以后,不论是飞机结构件本身还是工装夹具系统,都会不停的收到外部因素的影响。但是,在机床正常加工过程中,不论是飞机结构件还是工装夹具,都不能收到来自外界任何因素的干扰,以保证结构件在加工过程中的制造加工精度;③自动性。为了降低工人的劳动强度和提高装夹的稳定性,工装夹具需要具有自动定位和自动夹紧的性能。在该夹具系统中,FFU还应该具有自动判断以及自动松开的功能;④柔性,即快速适应性。飞机结构件的形状结构和尺寸大小千差万别,工装夹具需要具有一定的柔性,以适应不同结构、不同大小的飞机结构件对实际装夹的需要;⑤智能性。飞机结构件工装夹具需具有自动感知铣刀的能力,即可以自动判断松开的时间。还需要一定的数据采集以及数据处理的能力。
飞机结构件夹具种类繁多,但其组成以及工作原理大致是一样的。为了能够快速地适应飞机结构件不同类型、不同结构形状以及不同尺寸大小的装夹面,在传统夹具的基础上,一般会加上现代的一些先进技术,比如:PLC控制技术、液压传动技术、实时监控技术、传感器技术、单片机技术、电磁转换技术和物联网技术等。
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