飛機結構件機械加工柔性夾具系統的應用

◎孫立齊

飛機結構件的種類和數量比較多，構件的加工質量和精度與飛機的應用效果和飛行安全有著密切關系，使用柔性夾具系統進行機械加工能夠根據各構件的加工情況和應用性能對其進行柔性管理與控制。夾具是飛機制造生產中不可缺少的機械設備，主要起到固定工件的作用能夠保證飛機結構件的加工精度，而且也可以根據實際需要對構件進行檢測，確保飛機構件的加工質量。基于此，本文主要對柔性夾具系統在飛機結構件加工制造中的應用進行了探究。

柔性夾具是集氣動與液壓夾緊功能于一體的新型機械加工設備，在目前飛機制造加工中應用得到了廣泛應用，與傳統夾具相比其應用優勢較為明顯，可以降低成本方面的投入同時也可以提高構件的生產效率和加工質量，對于飛機制造業現代化和數字化發展有著積極影響。加強對柔性夾具系統的研究與應用具有一定的必要性，能夠推動航空機械行業的進一步發展。

一、飛機結構架機械加工柔性夾具系統

1.結構分類。

（1）組合夾具。

柔性組合夾具一般被稱為組合夾具，是最常應用于實際生產中的夾具種類。柔性組合夾具具有模塊化、通用度高的特點。通過組合已生產好的不同形狀、尺寸、型號的標準零件，使其成為適用于不同生產要求的零件的夾具。一方面，這種夾具可以通過組合形成專用夾具；另一方面，也可通過替換零件的方式組合形成可調節式的夾具。同時，柔性組合夾具還具有可拆卸、重復使用、可清洗的特點。一般情況下，柔性組合夾具的設計、組合時間不大于專有夾具使用時間的1/5，因此應用面受限小且受到廣泛好評。

（2）拼裝夾具。

相較于組合夾具，拼裝夾具的標準化程度較低，數控加工中使用拼裝夾具較為普遍。拼裝夾具是在已有基礎件的基礎上，通過與其他通用化的元件拼裝形成模塊化的夾具。針對不同的產品工件，拼裝夾具使用的模塊化結構存在較大差別。

2.孔槽分類。

由于表面分網絡孔系和槽系，柔性夾具還可以被分為這兩類。槽系夾具的定位主要依靠鍵和槽，孔系則通過孔和銷。不同于槽系夾具，孔系夾具具有高精度、易組裝的特點。由于孔系夾具可以更好地提供編程原點，其被廣泛用在數控機床上。相較于孔系夾具，槽系夾具的優勢在于調整性能強，可應用的范圍較大。在實際生產中，由于飛機結構件主要為數控的加工方式，因此孔系柔性夾具使用較多。

二、飛機結構件機械加工柔性夾具系統的應用研究

飛機結構件在生產制造中多以數控加工，尤其數控銑削的方式呈現；以搖臂、支座、對接接頭等結構件為例，生產精度要求高、零件壁厚薄、結構槽腔多、曲面較多且零件尺寸大，柔性夾具的出現保證了結構件的高效完成，降低了時間和經濟成本。

1.柔性夾具系統的應用優點。

柔性夾具是在傳統夾具的基礎上進行了改進與更新，有些夾具可以進行重復使用所以不需投入較多的成本。而且這類夾具加工系統的應用也可以方便設計和管理工作的開展，改善傳統夾具應用過程中存在的不足并提高加工精度，多種類型的構件都可以應用這一系統使得機械加工制造效率得到了顯著提升。

（1）精度高。

柔性夾具系統主要是將不同的夾具組合和拼裝在一起，使其能夠更好的滿足飛機結構件的生產加工要求，并保證不同構件的加工精度，與以往應用的夾具相比其加工精度得到了明顯提升可以保證各項尺寸參數的精準性。當夾持的方案選用合理時，夾具無論從平面還是三維、水平還是垂直角度的誤差均可得到很好的控制。

（2）循環使用。

由于該系統能夠根據構件加工需要進行靈活的組裝和拼裝，所以內部夾具可以進行循環利用，不用時時進行更換。如果在長時間使用過程中某一部位夾具磨損嚴重時，可通過替換該零件的方式延長柔性夾具的使用壽命。同時由于夾具組合拼裝后種類繁多，可滿足于多種零部件的加工制造，其通用性能不容小覷。

（3）應用范圍廣。

柔性夾具系統可以滿足飛機各部位構件的生產制造要求，在多個生產工序中得到了廣泛運用，所以整體的適用范圍比較廣可以加強進一步的研究與應用。

2.柔性夾具系統的應用發展。

（1）數字化技術的應用。

柔性夾具在飛機制造業中的應用時間比較短，整體的技術水平還不夠成熟而且缺乏較為完善的計算機系統，方案設計工作一般采用手工設計的方法，設計人員一般會根據自己以往的工作經驗開展這項工作，沒有根據不同類型構件的生產需求對夾具系統進行創新與優化，導致組裝結構較為簡單無法保證夾具系統的應用效果，而且飛機結構件的數量比較多采用手工設計方法導致設計人員的工作量比較大，無法保證設計效率。這就需要將計算機信息技術應用到柔性夾具系統的構建中，在該系統中將計算機技術作用充分發揮出來輔助設計人員進行夾具組合方案設計，能夠進行各類參數的分類檢索并做好整理工作，不會出現重復設計的情況，在柔性夾具系統應用中起到了良好的輔助作用，是未來發展中需要重點研究的內容。

（2）自動化發展。

許多企業在生產加工的過程中還是采用人工操作的方式，導致零部件的加工時間比較長從而無法保證機械加工效率，不利于企業經濟效益的提升。在當前的發展環境中只有順應時代的發展形勢不斷提升裝夾工作的自動化水平，并實現與數控機床的協調運作這樣才能推動柔性夾具的進一步發展，是后續研究工作開展期間需要重視的內容。

（3）標準化模塊化建設。

標準化和模塊化是柔性夾具系統在應用和發展期間需要進一步完善的內容，部分柔性夾具在實際應用過程中由于受到多方面因素的影響而無法保證自身的工作狀態，這就會影響最終的加工質量和效果，同時也存在各個流程操作不規范的情況導致管理混亂的問題較為常見，所以，要不斷提升整個系統的模塊化和標準化水平，在實際進行機械加工的過程中可以根據不同類型結構件的實際需要開展設計工作，以此提高結構件加工精度保證整個加工方案的合理性。

結語：柔性夾具系統的應用是飛機結構件生產加工過程中的必然趨勢，可以根據整體的結構形式將不同的夾具進行組合與拼裝以此實現對構件加工的柔性化管理。而且數字化技術的應用能夠進一步提高機械加工的自動化水平并將柔性夾具系統的作用與價值充分體現出來。在應用柔性夾具的過程中還需要對相關系統的構建進行優化與完善，保證系統的規范性與合理性使其能夠更好的應用于飛機結構件加工。