柔性工裝控制系統的設計

王帥

【關鍵詞】柔性工裝 控制系統 設計

1 緒論

隨著市場經濟的高速發展，用戶要求產品的設計種類也越來越多樣化，用戶對于產品的質量也提出了更高的要求。在航空航天、汽車、輪船等行業中，柔性工裝應用廣泛。生產制造業為了提高市場競爭力，必須快速適應市場需求，并且對于這一需求給予快速的反應，以此來提高自己的制造能力。

然而，控制系統在柔性工裝中具有舉足輕重的作用，再加上用戶對于設計多樣化的要求，所以柔性工裝控制系統的設計成為本文研究的重要對象。

2 柔性工裝定義

首先，工裝指的是一種工藝設備，為了保證零件在加工中的質量和效率而使用的一種設備。

那么，柔性工裝則就是相對于定位夾緊等單一傳統工裝而言的技術。柔性工裝系統結合了數字化技術和自動控制技術，將軟件和硬件相結合。所以柔性工裝是對工裝的一種升級與變化，因為柔性工裝能夠根據待裝工作任意調整，從而實現產品裝配質量與效率的統一。柔性工裝與柔性裝配技術有著密切的聯系，柔性裝配技術包括：精確定位與測量、柔性工裝、數據采集處理。然而柔性工裝是柔性裝配技術的中心環節即最重要的環節。

3 柔性工裝技術發展概括

3.1 國外發展狀況

早在二十世紀三十年代，英國的一家坦克制造廠就率先使用了柔性工裝技術。并且他們在現代柔性工裝技術中進行創新，使現代柔性工裝的種類和工作原理更加的科學。

然而柔性工裝技術開始應用于飛機設計中是在20世紀末，那時飛機數字化裝配技術興起，并且隨后在美歐等發達國家迅速發展。在1994年歐盟提出在飛機上面的柔性工裝控制系統方面的研究設計，并得出研究柔性工裝控制系統的最終目標就是實現數字化無型架裝配（JAM）。美國Boeing777研制周期縮短，出錯率也減少了，成本也降低了，這成為制造研究柔性工裝設備在數字化和技術化方面的雙重突破。

總之，柔性工裝控制系統的設計在國外飛機制造業中起到了重要的作用，為國外機械制造業的發展也帶來了美好的前景。

3.2 國內發展狀況

近年來，我國飛機制造業及科研院校在引進國外先進技術的同時，也對柔性工裝控制系統的設計加以高度的重視，并對此進行了一系列的研究。尤其是在航空業和企業中的裝備技術和組織管理方面，必須要采取先進技術。飛機制造業運用CAD技術在飛機型架中的創造與設計，建立了柔性工裝控制系統的參數設計。

比如，西北工業大學的吳建軍、谷雨等，他們設計的柔性工裝控制，就是利用模糊控制的方法，調節機械執行機構控制系統的參數，以此來減少誤差，從而實現控制系統裝配與定位的同步控制。再比如，西北工業大學的王仲奇、肖慶東，他們也對柔性工裝控制系統進行了開發與設計，所得的成果就是“十字架支臂式”定位裝置，并將這個定位裝置進行了數字化裝配定位系統平臺的組建，這也是在柔性工裝控制系統方面的一大突破。

4 柔性工裝控制系統的方案設計

柔性工裝控制系統的方案設計，決定了這個柔性工裝系統的運行質量與效率。柔性工裝控制系統的設計方案可采用PLC并行控制策略，電機與驅動器相對應。這樣可以保證同時對多柔性支撐裝置進行調整，并且這個方案可以使調整的時間比較短。為了解決在這個方案中系統成本高，所占空間大等各種局限性，可以采用串行控制方案，在電機和驅動器之間增加切換控制電路，這樣就可以讓一個驅動器帶動多個電機。這樣就可以得出采用“上位機+控制器+執行單元”這種控制方式，是柔性工裝控制系統的一種重要設計方案。

5 研究柔性工裝控制系統的意義

在經濟高速發展的今天，科學技術也不斷的發展，因此人們的機械制造產品需求也不斷提高。為了滿足廣大用戶的需求，機械制造業必須提高自己的設計與創新。由于飛機制造領域對柔性裝配技術的要求越來越高，這使得飛機柔性裝配技術成為機械制造的關鍵環節，因此為了飛機柔性裝配的發展，研究柔性工裝控制系統的設計具有重要的意義。

6 總結

柔性裝配在現在的機械制造行業有著舉足輕重的地位，飛機柔性裝配在各種新式飛機的研制中也是中心環節，把握好柔性裝配技術，才能提高飛機裝配的質量和效率，減短飛機研發的周期，降低成本，才能實現利益的最大化。

本文結合了飛機制造領域對于柔性裝配的高要求進行分析，并且對柔性工裝的發展狀況進行了簡要的概括，并提出了柔性工裝控制系統的方案設計，為柔性裝配的進一步發展奠定了基礎。

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