机身骨架装配柔性焊接平台工装系统研究

发布时间：2019-06-29

面对新一代飞机隐身性、超音速巡航、高寿命等使用要求，我国积借鉴经验，同时结合行业现状，开展航空智能制造和柔性装配系统。目前，国内航空制造企业在飞机零、部件的加工制造中大量应用数控机床，加工、，但在各个部装厂对飞机进行装配时，仍然使用老式刚性工装，工人采用手工钻铆，飞机装配的质量和效率不能再提高一个档次，很难满足新型飞机对超音速巡航、隐身以及使用寿命等方面的要求。我国航空制造业与的差距还很大，在相关技术方面积累较少，尤其是柔性工装技术、自动钻铆技术、柔性装配系统和数字化检测技术。

新形势下新的需要决定了新的难度和挑战，当前国内航空制造业需要解决如下问题：

1)多机型、高产量、小批量、高价值的市场需求

广阔的市场需求决定了航空制造企业的发展方向，一方面，某些飞机的需求量旺盛，需要航空制造企业生产；另一方面，铸铁平台在这个愈发彰显个性的时代，飞机的私人定制将越来越多，这要求制造厂商具备小批量、转产的能力。欧美航空制造企业在发展过程中也曾面临着产品系列化带来的问题，历经多种型号的飞机，逐步解决了制造过程遇到的各种困难，然后形成完备的技术体系，在波音787和空客A380的设计和制造过程中了完整的体现。

2)柔性装配系统需要配套的工装技术

随着技术的发展和需求的变化，新一代飞机对质量、效率以及性能的要求也随之提高。现有装配模式下采用刚性工装和手工钻铆不能很好地实现新机型的制造需求，尤其在效率方面是如此，航空制造公司面对这种情况，焊接平台在对飞机大型部件的装配中使用柔性装配系统，攻克了飞机装配中质量和效率的问题。柔性装配系统广泛采用自动化钻铆设备，刚性工装结构不能满足自动化设备的开敞性要求。随着数控机床在航空制造业的广泛应用，能够加工出复杂的整体框架类部件，了工装柔性化定位技术的发展。

国内现有各航空企业都有各自的数控机床厂，能够加工出具有复杂加强筋的整体结构件，、刚性强，不仅简化了飞机内部骨架结构，减少了框架间的连接数量，还增强的产品的整体性，减轻了飞机重量。同时数控机床能够在机身框上加工出的工艺交点孔，使得工装对机身部件装配时具有高位置精度的定位基准。在各主机厂，工装结构一般是外部采用刚性骨架，内部采用刚性定位 器作为主要定位夹紧件，两者之间通过快干水泥连接，定位 器的位置准确度主要依靠安装方法和加工精度，不仅安装难度大，而且矫形困难，因此工装定位精度相对较低，不能满足新型飞机的装配要求，而且还会导致产品局部应力集中，容易发生损坏。除此之外，传统工装由于刚性，不能适用新型号飞机，因此将会被停用，浪费了资源，特别是在新机的研制过程中这个问题加突出，新机研制过程中根据发现的问题需要对产品进行优化设计，造成定位交点孔位置发生变化，而工装其他部分又不需要改，存在局部定位部件的微调而导致整个型架被停用的困境。

从柔性工装在各种型号飞机中的应用来看，整体部件和曲面外形产品的定位的较多，针对骨架类部件装配的较少，且多是针对产品外部空间进行定位，开敞性较好，有利于工装的运用。但是对于一些机身骨架类构件，空间开敞性差，又需要从内部空间对产品进行定位，因此需要研制一种针对骨架类部件定位的柔性工装。

综上所述，对翼面类、机身壁板类产品定位的工装较多，焊接平台对机身骨架交点孔定位的较少。现有针对骨架类产品定位的工装，主要有盒式连接工装和“桥架式”柔性工装，而这些工装在应用上又有其局限性。与刚性焊接工装相比，盒式连接工装在工装的设计、制造、和验证方面都具有不少优点，但在工装的稳定性和安装方面还存在一些局限或问题，主要应用于重量较轻的中小部件的装配中。“桥架式”柔性工装通过调整结构尺寸、定位 器数量和行程，能够实现对多个机型机身部件的装配，该型工装主要针对机身卧式装配，机身产品水平放置，但有些飞机的中机身装配采用立式装配，每个模块垂直放置“桥架式”柔性装配工装系统不能适应这种立式装配。因此，针对立式装配，机身骨架装配柔性工装系统的。