柔性夾具特點及在飛機零部件加工中的應用

摘 要：飛機是一個國家工業實力的綜合體現，其加工制造的質量受到機械加工、材料等多個環節的影響。在飛機的機械加工制造過程機械裝夾對于飛機零部件的制造精度有著重要的影響。在飛機零部件的機械加工是獲得飛機零部件最終形狀和機械精度的最主要的方式，合理的飛機零部件機械加工夾具能夠有效的提高飛機零部件機械加工的加工質量和加工效率。據統計，飛機零部件機械加工的機床夾具就占到飛機制造中所需要工裝的近3成左右。飛機零部件機械加工夾具的加工量大且復雜，因此在飛機零部件的機械加工中使用柔性夾具來作為飛機零部件的機械加工夾具能夠有效的確保機械加工的加工質量和加工效率。在飛機零部件機械夾具中使用成組夾具和拼裝夾具是實現柔性夾具的重要手段。文章將在分析飛機零部件機械加工中所使用的機械夾具現狀的基礎上，對如何做好柔性夾具在飛機零部件加工制造中的應用進行分析闡述。

關鍵詞：飛機零部件；機械夾具；柔性夾具；應用

前言

飛機零部件的加工制造多是由機械加工所完成的，由于飛機零部件數量眾多且結構復雜、精度要求較高，在飛機零部件的機械加工中使用傳統的機械夾具為加工制造帶來了較大的不便，而在飛機零部件的加工制造過程中使的飛機制造工藝裝備的柔性化是現今一直在研究并希望應用于機械加工中的重要手段。通過使用機械加工夾具的柔性化以提高飛機零部件柔性夾具能夠適應多種形狀和尺寸的工裝夾具要求。飛機結構件結構復雜且加工精度要求較高，機械加工難度大且易變形，在加工中使用專用的機床夾具加工難度大且不利于飛機零部件的機械加工。因此需要做好柔性夾具在飛機零部件加工制造中的應用。

1 飛機結構件機械加工夾具應用現狀

飛機結構件的數控銑削加工是現今飛機結構件機械加工中的主要的加工方式，高速銑削加工在飛機結構件的機械加工中被普遍采用。飛機結構件加工難度大且加工要求高，從而為飛機結構件的機械加工帶來了較大的挑戰。在現今的飛機結構件的機械加工中所使用的機械夾具面臨著以下的難題：（1）飛機結構件專用機械加工

夾具的數量眾多且應用范圍較小，在飛機的制造研制中需要使用大量的飛機結構件，這些飛機結構件都屬于小批量、大難度的機械加工件，在這類飛機結構件的機械加工中每一種飛機結構件都需要研制使用專用的飛機結構件機械夾具，機械加工專用夾具費時且應用范圍較窄，且在不同種飛機結構件的重新組合轉換中需要消耗大量的時間。尤其是對于一些大型的飛機結構件現今仍然采用的是大型模胎來進行銑削和切邊加工。采用此種方式加工成本較高且應用面較窄。（2）在飛機結構件機械加工夾具的設計上仍然采用的手工方式來完成的，設計量較大且加工效率較低，且在夾具拼裝時缺乏科學合理的拼裝從而為夾具的應用帶來了較大的難度。（3）飛機結構件的機械夾具的自動化應用程度較低，現今飛機結構件機械夾具的裝夾仍然采用的是人工方法，從而使得飛機結構件的機械加工效率較低。（4）飛機結構件的機械加工夾具的標準化程度和模塊化程度較低從而使得各夾具元件重復使用率處于較低的水平，拼裝和互換性較低。

2 飛機結構件柔性夾具的應用策略

組合夾具和拼裝夾具是現今夾具柔性化的主要應用方向。在組合夾具的應用過程中通過使用一套預先制造好的各種不同形狀、規格和尺寸的標準元件來進行夾具的拼裝。現今拼裝夾具主要被應用于數控加工中，通常拼裝夾具主要由基礎夾具件和其他模塊化元件所組成。拼裝夾具和組合夾具具有較多的共同點，其基礎件多是規則的，且在基礎件表面分布有網絡孔或是槽孔等，從而使得夾具在組合拼裝時能夠更好的組合在一起，相較于拼裝夾具組合夾具的標準化程度，拼裝夾具則多使用的是非標準化設計。組合夾具和拼裝夾具都可以配成為柔性夾具，而柔性夾具設計策略主要指的是通過對夾具的設計、制造、使用的單一過程改變為循環使用的過程，從而使得夾具的設計、制造、使用更為方便和利用管理。通過在飛機結構件夾具的設計過程中設計相應的標準化的夾具，以便于后續的重復組合拼裝使用，在提高了飛機結構件夾具效率的同時經濟性也大為提高。現今在柔性夾具上主要分為槽系和孔系兩個主要的分類，其中槽系元件的組合定位主要依靠的是鍵槽和鍵來進行定位，而孔系則主要依靠孔來實現對于夾具的定位。在飛機結構件組合和拼裝夾具中都需要使用基礎件，基礎件中主要包括有支撐件、定位件、導向件和壓緊、緊固件等多類。而在孔系夾具中則使用輔助件來代替槽系中的導向件。相較于槽系夾具，孔系夾具的加工精度、剛性都較好且組裝較為簡便。此外，柔性夾具的另外一個優點則是可以通過對夾具進行結構調整來替代更換夾具元件從而確保工件的裝夾要求。飛機結構件的柔性夾具能夠對一種或是多種飛機結構件的加工工序進行裝夾，從而實現飛機結構件夾具的簡化優化，但是飛機結構件柔性夾具并不具有萬能性，無法設計同一種飛機結構件夾具來滿足所有的飛機結構件的裝夾及加工需求。組合夾具的拼裝方案自動規劃是計算機輔助夾具研究應用的重要方向。在計算機輔助夾具設計中主要分為：安裝規劃、飛機結構件夾具規劃、飛機結構件夾具的結構設計和飛機結構件夾具的性能試驗應用等幾個環節。在安裝、設計規劃的過程中需要通過對飛機結構件的裝夾要求以及定位基準面進行研究，以決定工件上的定位支撐面和點，而結構設計則需要對飛機結構件柔性夾具的結構、類型等進行結構設計，最后需要對設計完成的飛機結構件柔性夾具進行性能試驗，以確保其能夠在飛機結構件加工使用中獲得良好的裝夾性能。在飛機結構件柔性夾具自動化設計中需要注意夾具的具體設計和夾具的設計過程。

3 氣動和液壓夾具的夾緊

在飛機結構件中由于尺寸較大飛機結構件柔性夾具多采用的是液壓或是氣動夾緊方式來實現快速的夾緊。氣動和液壓是飛機結構件柔性裝夾的主要應用方式，現今機床柔性夾具中的氣動和液壓控制系統的功能需要注意以下幾點：（1）輔助數控系統對刀。（2）柔性夾具的動作順序。（3）避免刀具的干涉。在飛機結構件柔性夾具的應用過程中需要與機床在結構、控制上融為一體才能夠使得飛機結構件的裝夾更為簡便，加工效率和加工質量也能夠獲得較大的提升。為實現這一目標，飛機結構件柔性夾具需要與機床進行緊密的配合。

4 飛機結構件柔性夾具管理注意要點

在飛機結構件柔性夾具系統中由于飛機結構件柔性夾具的種類和數量較多，為更好的實現對于柔性夾具的管理，可以在柔性夾具的管理過程中引入計算機管理系統以取代現今的人工方式。現今在飛機的制造過程中飛機的零部件正向著精密化、復雜化的方向發展，從而為飛機零部件的裝夾和機械加工帶來了不小的挑戰。為確保飛機零部件的機械加工精度和機械加工效率，需要加快飛機零部件柔性裝夾在飛機零部件加工制造中的應用。現今，成組夾具和拼裝夾具是實現飛機結構件柔性夾具的主要方式。此外，在飛機結構件柔性夾具的設計、制造及管理過程中需要注意計算機在其中的重要作用，提高飛機結構件柔性夾具的設計、制造及管理的效率和可靠性。此外在飛機結構件柔性夾具的應用中還需要注意氣動和液壓夾緊功能的應用，以便飛機零部件柔性夾具的應用。

5 結束語

飛機結構件的柔性夾具的應用對于提高飛機零部件的加工效率有著極為重要的意義。文章在分析機械夾具使用缺陷的基礎上，對柔性夾具特點及應用進行了分析闡述。

參考文獻

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