飛機柔性夾具在飛機裝配中的應用與設計

朱永國

摘 要： 飛機零件中機構件是最重要的零件之一，它的特點就是種類繁多，功能上直接影響飛機的性能，本文研究分析飛機結構件柔性夾具設計，利用柔性夾具開發與應用，開發出滿足飛機裝配的需求，提高飛機的質量和性能。

關鍵詞： 柔性夾具；柔性夾具設計；柔性夾具開發與應用

1.柔性夾具

飛機結構件在加工的時候有數量多、結構復雜、裝夾困難的特點，同時替代性比較差，所以在加工中一定要保證質量，例如圖1.1的飛機結構件，在加工的時候就需要專用的柔性夾具。

柔性夾具可以實現對飛機結構件進行隨意裝夾，不論結構件的結構有多復雜，尺寸有多大，它可以適應飛機結構件的加工需求。

飛機結構件柔性夾具需要具有以下幾種特點：

（1）快速性，飛機結構件在進行裝夾的時候，要保證夾具能快速定位和對零件進行夾緊，保證動作的效率。

（2）穩定性，在對飛機結構件裝夾完成之后，零件和夾具本身在受到外力影響的時候，都不會產生移動，保證零件的加工質量和精度；

（3）自動性，柔性夾具在夾持的時候要實現自動化，避免人工進行裝夾；

（4）柔性化，能快速適應飛機零件的形狀和尺寸，對不同零件都能實現裝夾；

（5）智能化，夾具能自動感應刀具，同時還能自動松開工件，實現智能處理。

2.柔性夾具設計

柔性夾具單元簡稱FFU，它是夾具的模塊化單元，主要功能是能夠滿足夾具快速適應零件的形狀和尺寸，根據零件進行快速裝夾，模型如圖2.1，它是實現柔性夾具快速裝夾的主要部件，一般在實際使用的時候，通過多個FFU配合在一起使用。

FFU主要功能為自由移動、自由旋轉、自由定位、自由夾緊。

底座是柔性夾具中的支撐系統，在對底座的設計上通過底座長度、寬度、高度、中心螺孔這四個方面進行，在工件切削的時候，切削力和切削范圍大的情況下，底座的長度和寬度就需要大，同時零件的尺寸也影響底座的尺寸，但是底座的尺寸也不能太大，這樣會影響安裝和調整，例如飛機零件的尺寸為200mmx190mm，最終底座的尺寸為600mmx600mm。

支撐座設計，在飛機結構件加工過程中，為了能避免零件吊裝時候與底座直接接觸，需要在工件和底座之間增加一個支撐座，支撐座要滿足對零件的支撐作用，具有一定的剛度和強度。

液壓油路設計，在夾具系統中，液壓系統是支配FFU進行運動的動力裝置，同時還有調整夾具的作用，對液壓系統設計時候，一個需要考慮動力，另一個就是考慮液壓油路的長度，公式如下：

L=a-40或者L=b-40

式中：L—液壓油路總長；

a—底座長度；

b—底座寬度。

3.柔性夾具開發與應用

飛機柔性夾具系統主要是在Catia V5開發平臺上進行的，該系統主要是包括飛機結構件裝夾面自動識別模塊、飛機結構件裝夾面特征信息自動獲得模塊、FFU角度自動調整模塊、模擬裝夾模塊、模擬銑削模塊等，圖3.1就是開發系統的結構過程。

柔性夾具的應用主要由以下幾個方面進行：

（1）純平面型裝夾面的飛機機構件，它是裝夾面沒有圓弧，只有平面的飛機結構件；

（2）混合型裝夾面的飛機機構件，這種飛機結構件是包含圓弧面和平面的；

（3）純圓弧型裝夾面的飛機機構件，這種機構件的形狀和結構復雜，沒有平面，柔性夾具對這種工價的使用最適用。

結論

提高飛機結構件的制造效率和制造精度是飛機柔性夾具設計目的，在近些年飛機設計中，飛機柔性夾具系統的設計，是配合飛機裝配與制造的基礎，要了解飛機柔性夾具單元的工作流程和工作原理，根據夾具的設計原理和方案，設計出滿足飛機轉配與制造的夾具。

參考文獻

[1]祁國寧.楊青海.大批量定制生產模式綜述.[J].中國機械工程，2004.15（14）：1240-1245.

[2]范玉清.現代飛機制造技術[M].北京：北京航天大學出版社，1999

[3]賈建華.范建蓓.柔性夾具在現代制造業中的應用與展望.[J].機電工程.2005.22（12）：53-55.

[4]王巍.賀平.萬良輝.飛機柔性裝配技術研究.[J].機械設計與制造.2006，32：35-37.