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飞机柔性工装研发中的瓶颈以及分类

2020-02-18 17:37:41

文章摘要:

在国外,飞机工装设计制造基本达到了数字化水平,而国内仅仅是采用计算机辅助设计,和发达国家还存在较大距离。

(一)、飞机工装研发中的瓶颈
  国内参与航空主机生产的主要厂家因为需要对数个不同型号机型进行同步生产研发,造成较多繁琐的工装设计制造任务不能按合同中规定的期限内完成,技术装备部门无法具备满足现实发展需求的生产能力。在产品生产实践过程中,新工装设计制造逐渐演变成较为明显的瓶颈。这主要是因为产品新型号繁多、工装综合设计尚未达到较高技术水平与效率以及技装部门不具备较高的生产制造能力。
  由于国内机械行业的整体加工工艺还需要改进,零部件的量化生产还需要时间,这就无形之中增加了我国航空主机研发与生产的投入成本,这是一个连锁的反应,只有在源头上改进机械设备行业,生产出适合航空主机需要的零部件,才能开展下一步的研发与设计。
  在国外,飞机工装设计制造基本达到了数字化水平,而国内仅仅是采用计算机辅助设计,和发达国家还存在较大距离。工装设计依据不完善的体验式数字化模型产品与数字样机,在设计实践中未能将CAE技术应用到零件可成型性分析、型架刚度指标测算等领域中,通常依照过往经验进行,造成生产中需数次调整工装设计流程与方案。故此,国内航空行业在研发设计软件的开发进程也需要进一步优化,在依赖计算机辅助设计的基础上,积极引进国际先进的设计技术,购买数字化设计软件,提升国内飞机工装设计制造的数字化与信息化程度,提升飞机工装设计制造的精确度,来促进国内设计理念的更新换代。
  工装是为了保证零部件加工和装配质量,并最大程度提高装配效率的相关设备。“柔性”指的是对部件装配的各种条件做出快速响应的能力。三维柔性平台定位夹持机构分为夹持器和定位器两部分。
  (二)、飞机柔性工装分类
  飞机柔性工装是基于产品数字量尺寸协调体系的、可重组的模块化、自动化工装和夹具系统,其目的是免除设计和制造各种产品(如飞机壁板、翼梁等)专用的传统装配型架和夹具,从而降低工装制造成本,缩短工装准备周期,同时大幅度提高生产率。柔性工装技术在国外飞机制造中体现得特别明显,典型的应用有飞机壁板柔性装配工装、翼梁柔性装配工装、水平安定而升降舵柔性装配工装、机身柔性装配工装和总装用的柔性对接工装系统、复合材料切钻夹具等。
  (1)多点阵成形真空吸附柔性工装。
  多点阵成形真空吸附柔性工装是一组或多组带真空吸盘的立柱阵列,模块化的立柱可由程序控制二维移动到空间一定位置定位,生成与装配件曲而完全符合并均匀分布的吸附点阵,能精确和牢固地夹持壁板供钻孔、铆接和铣切等装配工作。当壁板外形发生变化时,吸附点阵在伺服控制下相应改变,工装外形和布局自动进行调整,通过改变定位和夹紧位置,可以适应不同的零部件结构和定位装夹要求,从而降低了综合成本,缩短了工装准备周期和产品的研制周期。类似的柔性工装还用于翼梁、升降舵、机身的柔性装配和环铆系统中。
  (2)行列式高速柱阵柔性工装。
  行列式高速柱阵工装适用于壁板及翼梁装配,如波音727、737、777、C-17等飞机翼梁的装配和空客A330系列机翼壁板的装配。最新的A380壁板及翼梁装配也采用了此类工装。空客机翼壁板柔性装配工装可完成A330/340、A319/320/321/A300系列飞机的机翼壁板的装配,它具有模块化、数字化、自动化的特点。
  (3)移动装配生产线。
  波音公司将飞机放在由传送链移动的轮车生产线上,使飞机沿生产线移动装配。通过射频信号实时传送来实现对飞机移动装配生产线的远程控制,并监控飞机的移动情况。飞机在2个装配台的移动只需1h,可同时移动7架飞机,并能保证飞机之间的等距及等高。同时因传送链在地板上,地下总线能够保证恒电流供应及防火等监控管理。目前,波音公司已经在移动装配生产线上连续建造了波音717、737、757等单通道飞机,该技术大大缩短了民用飞机交付时间。