飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術(shù)

李 棟 張偉林 劉丁榮

（1.空降兵軍運輸航空兵旅一大隊定檢中隊，隨州 432700；2.空降兵軍運輸航空兵旅一大隊機(jī)務(wù)中隊，隨州 432700）

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，居民生活品質(zhì)不斷提升，我國航空航天事業(yè)也迎來了發(fā)展的黃金階段，引起了社會各界人士的共同關(guān)注。在所有的航空機(jī)械設(shè)備中，飛行器大型薄壁件制造技術(shù)尤為重要。被稱為“飛行機(jī)體制造的六大核心技術(shù)之一”的飛行器大型薄壁件的制造工藝，一直是擺在全球飛行器生產(chǎn)企業(yè)面前的一道難題。因此了解該項技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并科學(xué)使用柔性工裝技術(shù)，能夠有效促進(jìn)行業(yè)發(fā)展內(nèi)在需求。

1 飛行器大型薄壁件制造工程發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

在飛行器大型薄壁件制造過程中，使用新型技術(shù)和柔性工藝設(shè)備，能夠有效地解決生產(chǎn)過程中遇到的難題，為了客服這一技術(shù)難題，許多國家都投入了大量研發(fā)精力，其中最具代表性的幾個國家就是美國、德國、法國以及日本。對上述幾個國家對外公開的研發(fā)資料進(jìn)行深入分析能夠發(fā)現(xiàn)，這些國家在使用柔性工裝技術(shù)時，通常使用以下幾種方法：誤差預(yù)測、變形分析和切削力模型等。其中由美國Rohr Industries公司首創(chuàng)并推出的柔性機(jī)器人工作單元最具代表性，并且該機(jī)器人已經(jīng)被廣泛投入到飛行器機(jī)身部件裝配環(huán)節(jié)的當(dāng)中；由法國Dufieux Industrie公司研發(fā)并推出的新型鏡像銑系統(tǒng)也很有代表性，這一系統(tǒng)能夠有效提升蒙皮類零件銑切加工效果。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在國內(nèi)，有較多企事業(yè)機(jī)構(gòu)參與到飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)研究工作中，并取得了一定研究成果。同時該領(lǐng)域許多專家和學(xué)者不斷地進(jìn)行研究，從我國飛行器大型薄壁件制造工藝實際需求出發(fā)，研究出了一系列實用性更強(qiáng)的方法。此外，一些高等院校和專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，針對于柔性工藝技術(shù)實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)也展開了深入的、系統(tǒng)化的研究，例如吉林大學(xué)在板材多點成型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究推出了多種不同規(guī)格多點成形設(shè)備，并設(shè)計出了可以在CAD中計算板材與各沖頭接觸點的快速算法，大大提高了這類設(shè)備制造效率。

2 飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)的應(yīng)用策略

2.1 機(jī)床工裝集成與互動技術(shù)

目前，國內(nèi)外對飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)，都有了各自理論成果，并摸索出了一些寶貴的實踐經(jīng)驗。其中，依托于先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字信息技術(shù)，能夠把機(jī)床和工裝集成到一起，形成一種新型的加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已投入到實際生產(chǎn)中，有效地促進(jìn)了機(jī)床與工裝之間的互動操作，進(jìn)而提高了飛行器大型薄壁件制造的商業(yè)價值和社會效益。

在實際生產(chǎn)中，機(jī)床工裝集成與互動技術(shù)的典型案例是通過機(jī)床和工裝之間互動交流對刀具運動軌跡進(jìn)行實施校正。具體來說，依托于多點柔性工裝技術(shù)中的傳感器，檢測不同工裝受力信息，之后其中計算機(jī)部件接收這些信息，并模仿機(jī)器人運動，實現(xiàn)對不同工裝部件的自動化調(diào)整，保證每一個環(huán)節(jié)的布局結(jié)構(gòu)都維持在最佳狀態(tài)。

2.2 智能預(yù)測閉環(huán)成形技術(shù)

長期以來，回彈問題一直是影響飛行器大型薄壁件制造質(zhì)量和效率的一個重要因素，也是在生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要面臨的技術(shù)難題。為有效解決這一難題，我國組建了專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊，進(jìn)行了大量技術(shù)攻關(guān)，發(fā)明了基于智能化預(yù)測閉環(huán)成形技術(shù)。在實際生產(chǎn)過程中，這一技術(shù)能夠有效解決回彈問題。例如，在國內(nèi)某地區(qū)制造單位中，通過使用智能化預(yù)測閉環(huán)成形技術(shù)，并與數(shù)學(xué)模型、人工智能技術(shù)相結(jié)合的，對設(shè)備生產(chǎn)過程中的回彈量進(jìn)行預(yù)測和判斷，在此基礎(chǔ)上實施閉環(huán)精準(zhǔn)控制。實驗結(jié)果表明，這種方法能夠有效降低回彈問題帶來的影響，提高了成形精度與產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 全數(shù)字自動化柔性裝配技術(shù)

除了上述兩種技術(shù)，全數(shù)字自動化柔性裝配技術(shù)也是柔性工裝技術(shù)大量使用的一項技術(shù)。大型薄壁件制造和裝配是飛行器制造過程中最薄弱的一個環(huán)節(jié)，目前我國大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)依然采用人工裝配方法，該方法不僅效率十分低下，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，再加上一線工人長期忍受繁重工作壓力，制約了整個行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。鑒于此，國內(nèi)某地區(qū)專業(yè)研究部門進(jìn)行了大量試驗，發(fā)明了數(shù)字化柔性自動裝配技術(shù)，這項技術(shù)將柔性裝配技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)融合到一起，為整個行業(yè)發(fā)展提供了一條新道路。在這一技術(shù)基礎(chǔ)上，搭配柔性物流技術(shù)，還能有效解決生產(chǎn)過程中大型薄壁件變形問題；與基于機(jī)器人柔性自動裝配系統(tǒng)進(jìn)行配合，還可以有效提高飛行器大型薄壁件制造柔性化和自動化水平。值得注意的是，結(jié)合最新數(shù)字化技術(shù)，能最大程度保障生產(chǎn)過程中裝配施工建設(shè)質(zhì)量，提升飛行器大型薄壁件制造商業(yè)價值與社會效益，保證整個行業(yè)快速發(fā)展。

3 結(jié)語

在飛行器大型薄壁件制造當(dāng)中，柔性工藝裝備系統(tǒng)管理和控制運行模式成為影響整個行業(yè)發(fā)展的一項核心技術(shù)。在當(dāng)前制造工作中，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對飛行器大型薄壁件制造發(fā)展現(xiàn)狀的了解和掌握，判定其發(fā)展態(tài)勢，并在此基礎(chǔ)上，綜合運用機(jī)床工裝集成互動技術(shù)、智能預(yù)測閉環(huán)成形技術(shù)以及全數(shù)字自動化柔性裝配技術(shù)，有效提升整個行業(yè)發(fā)展水平。