淺談飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術(shù)

劉東帥

摘要：飛行器大型薄壁件制造工藝當(dāng)中，柔性工藝裝備系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行和優(yōu)化，都具有十分重要的意義。本文首先對(duì)飛行器大型薄壁件制造的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述，分析了國(guó)際社會(huì)和國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀；隨后，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)的應(yīng)用策略。本文旨在為關(guān)注這一領(lǐng)域的人士提供一些可行性較高的參考意見(jiàn)，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展水平全面提升。

關(guān)鍵詞：飛行器；大型薄壁件；柔性工裝技術(shù)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，社會(huì)各界對(duì)于航空航天事業(yè)的發(fā)展，特別是航空機(jī)械設(shè)備當(dāng)中飛行器大型薄壁件制造技術(shù)的應(yīng)用方面越來(lái)越關(guān)注。近幾年，作為飛行機(jī)體制造的六大關(guān)鍵技術(shù)之一的飛行器大型薄壁件制造技術(shù)，已經(jīng)成為了困擾世界飛行器制造公司的難題。如何認(rèn)清當(dāng)前國(guó)內(nèi)外飛行器大型薄壁件制造的發(fā)展現(xiàn)狀，合理地應(yīng)用柔性工裝技術(shù)，成為了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要義。

一、飛行器大型薄壁件制造工程發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

飛行器大型薄壁件制造中，新型技術(shù)和柔性工藝裝備，可以有效地解決飛行器大型薄壁件制造過(guò)程中，出現(xiàn)的變形問(wèn)題。在對(duì)該領(lǐng)域問(wèn)題進(jìn)行解決的過(guò)程中，以美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和日本等國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，都投入了大量的人力、物力和財(cái)力。根據(jù)這些國(guó)家對(duì)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料，可以初步地了解到，國(guó)外在對(duì)飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)進(jìn)行研究和實(shí)踐過(guò)程中，主要采用的是誤差預(yù)測(cè)、變形分析以及切削力模型等方法。其中，最具有代表性的為美國(guó)Rohr Industries公司研發(fā)的柔性機(jī)器人工作單元。該項(xiàng)技術(shù)主要被應(yīng)用到飛行器機(jī)身部件的裝配環(huán)節(jié)中。此外，法國(guó)Dufieux Industrie公司開(kāi)發(fā)的新型鏡像銑系統(tǒng)，在蒙皮類零件的銑切加工中產(chǎn)生了良好的應(yīng)用效果。[1]

（二）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)許多單位也在飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術(shù)方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究。國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的單位和專家學(xué)者，都投入了大量的資源，進(jìn)行了深入系統(tǒng)地探索。并且結(jié)合國(guó)內(nèi)飛行器大型薄壁件制造發(fā)展需求，提出了許多實(shí)用的方法。國(guó)內(nèi)的部分高校和專業(yè)研究單位，都從實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)出發(fā)，對(duì)柔性工裝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。比如，我國(guó)吉林大學(xué)對(duì)板材多點(diǎn)成形的飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了多種不同規(guī)格的多點(diǎn)成形設(shè)備。提出了CAD中計(jì)算板材與各沖頭接觸點(diǎn)的快速算法，提升了裝備制造的效率。

二、飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)的應(yīng)用策略

（一）機(jī)床工裝集成與互動(dòng)技術(shù)

通過(guò)前文的分析能夠看出，國(guó)內(nèi)外飛行器大型薄壁件制造領(lǐng)域的研究單位和生產(chǎn)部門，都對(duì)柔性工裝技術(shù)的應(yīng)用提出了各自的理論研究成果和實(shí)踐探索經(jīng)驗(yàn)。其中，借助網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)和數(shù)字信息技術(shù)等，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床同工裝集成的新型加工系統(tǒng)。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床和工裝的互動(dòng)操作，提升飛行器大型薄壁件制造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)床工裝集成與互動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的典型案例為機(jī)床與工裝信息交流，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行校正。在實(shí)際的操作中，該項(xiàng)技術(shù)主要通過(guò)多點(diǎn)柔性工裝技術(shù)當(dāng)中的傳感器設(shè)備，了解到各個(gè)工裝部件的受熱和受力情況，計(jì)算機(jī)設(shè)備可以根據(jù)收集到的傳感信息，模仿機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，從而完成對(duì)柔性工藝裝備的自動(dòng)化調(diào)整，確保各環(huán)節(jié)的布局結(jié)構(gòu)都可以達(dá)到最佳的狀態(tài)。[2]

（二）智能預(yù)測(cè)閉環(huán)成形技術(shù)

作為飛行器大型薄壁件制造當(dāng)中的一項(xiàng)重要問(wèn)題，在實(shí)際的生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)中，回彈問(wèn)題始終影響裝備制造的質(zhì)量和效率。對(duì)此，我國(guó)飛行器大型薄壁件制造單位的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，提出了基于智能化預(yù)測(cè)的閉環(huán)成形技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用和發(fā)展環(huán)節(jié)中，可以有效地解決該項(xiàng)問(wèn)題。比如，我國(guó)某地區(qū)的飛行器大型薄壁件制造單位，在實(shí)際應(yīng)用柔性工裝技術(shù)的過(guò)程中，利用了該項(xiàng)技術(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)模型和人工智能相互結(jié)合的生產(chǎn)方法，對(duì)設(shè)備制造環(huán)節(jié)中的回彈量進(jìn)行了科學(xué)地預(yù)測(cè)和判斷，并且根據(jù)預(yù)測(cè)得出的信息，對(duì)成形的過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)精準(zhǔn)控制。通過(guò)此種方式，可以充分地抑制回彈的影響，提升成形的精度，確保各項(xiàng)制造活動(dòng)質(zhì)量都可以達(dá)到生產(chǎn)需求。

（三）全數(shù)字的自動(dòng)化柔性裝配技術(shù)

除了上述兩種方法以外，在對(duì)飛行器大型薄壁件制造的過(guò)程中，柔性工裝技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在全數(shù)字自動(dòng)化柔性裝配技術(shù)的應(yīng)用方面。作為飛行器生產(chǎn)制造當(dāng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)，飛行器大型薄壁件制造和裝配中，國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)單位仍舊應(yīng)用了人工裝配的模式。此種生產(chǎn)方式不僅效率低下，而且質(zhì)量不穩(wěn)。生產(chǎn)一線的工人在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)承受著較大的工作壓力，不利于行業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定向前發(fā)展。對(duì)此，我國(guó)某地區(qū)的飛行器大型薄壁件制造柔性工裝技術(shù)研究部門，提出了將現(xiàn)代化的數(shù)字技術(shù)同柔性裝配技術(shù)相互結(jié)合，提出了數(shù)字化柔性自動(dòng)裝配技術(shù)，為行業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了新的發(fā)展路徑。以此為基礎(chǔ)，搭配柔性物流技術(shù)，還可以有效規(guī)避飛行器大型薄壁件制造中，大型薄壁部件變形問(wèn)題。基于機(jī)器人的柔性自動(dòng)裝配系統(tǒng)，不僅可以在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升飛行器大型薄壁件制造的柔性化和自動(dòng)化水平，而且更為重要的是，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，還可以充分地確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)的裝配施工建設(shè)質(zhì)量，提高飛行器大型薄壁件制造的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，推動(dòng)行業(yè)整體向前發(fā)展。

三、總結(jié)

綜上所述，飛行器大型薄壁件制造中，柔性工藝裝備系統(tǒng)的管理和控制運(yùn)行模式生成，成為了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。在現(xiàn)代化建設(shè)管理工作當(dāng)中，相關(guān)領(lǐng)域工作人員需要充分且合理地分析出飛行器大型薄壁件制造的發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)判飛行器大型薄壁件制造的未來(lái)發(fā)展形勢(shì)。并以此為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用機(jī)床工裝集成和互動(dòng)技術(shù)、智能預(yù)測(cè)閉環(huán)成形技術(shù)和全數(shù)字自動(dòng)化柔性裝配技術(shù)等，提高行業(yè)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭維珍，師智斌，李紅衛(wèi).高速飛行器薄壁異形零件加工余量的數(shù)字化分析與優(yōu)化[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2016，22（06）：14561464.

[2]陸俊百，周凱，張伯鵬.飛行器薄壁件柔性工裝定位/支承陣列優(yōu)化自生成研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2010，21（19）：23692374+2378.