淺析全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁板上的應(yīng)用

賈鑫

摘 要：飛機(jī)的制造水平代表了國家的航空制造業(yè)水平和國防能力，在飛機(jī)裝配制造領(lǐng)域中，由于鉚接具有質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度高和便于排除故障的優(yōu)點(diǎn)，使其得到了廣泛的應(yīng)用，并且隨著我國航空航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其對鉚接的質(zhì)量和效率也提出了更高的要求?；诖耍挛膶θ詣鱼@鉚技術(shù)在飛機(jī)壁板上的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望對相關(guān)人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：全自動鉆鉚技術(shù)；飛機(jī)壁板；應(yīng)用

引言

在飛機(jī)裝配制造領(lǐng)域大多采用鉚接作為零件之間的連接方式，而傳統(tǒng)的鉚接是以手工為主，其質(zhì)量不易控制，并且勞動強(qiáng)度較大，工作效率較低，所以逐漸被自動鉆鉚機(jī)代替。同時，壁板組件是飛機(jī)裝配的典型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相對簡單開敞，所以說將全自動鉆鉚技術(shù)引用于飛機(jī)壁板上有著十分重要的作用。

1自動鉆鉚機(jī)的工作原理

下文以某中型自動鉆鉚機(jī)為研究對象，其能夠完成夾緊、鉆孔、劃窩、涂膠、注釘以及鉚接整個動作循環(huán)，圖1為自動鉆鉚機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖，該設(shè)備的上工作頭轉(zhuǎn)臺設(shè)有6個工位，其中3個主軸和3個鉚頭能夠在不用更換配件的前提下完成多工位切換，而下工作頭設(shè)有轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)裝置，可以安裝偏心鉚頭加工不開敞的結(jié)構(gòu)。同時，設(shè)備控制系統(tǒng)的控制器能夠接受來自人工操作界面、限位開關(guān)、操作手柄、編碼器以及壓力開關(guān)等信號，然后將此信號經(jīng)過邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算后來驅(qū)動伺服電機(jī)、放大器等設(shè)備完成鉚接動作。其中，人工操作界面能夠?yàn)椴僮魅藛T提供友好的操作界面，并且能夠?qū)⒓庸?shù)存入到數(shù)據(jù)庫中以便隨時調(diào)用，大大提高了加工效率。

2全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁紙上的應(yīng)用方案

對于全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁紙上應(yīng)用方案的制作重點(diǎn)而言，其是以客戶提供的類似數(shù)學(xué)模型為主，通過CATIA軟件的模塊運(yùn)算來得到自動鉆鉚機(jī)系統(tǒng)使用的數(shù)控語言。同時，全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁紙上的應(yīng)用方案要盡量減少人工干預(yù)，并且要形成一個固定的模式，而對于其實(shí)施過程包括以下幾點(diǎn)：第一，依據(jù)現(xiàn)有的CITIA V4數(shù)模并利用軟件二次開發(fā)，自動生成可使用的數(shù)學(xué)模型；第二，利用CATIA軟件和已生成帶有法線方向的數(shù)模和工裝數(shù)模，進(jìn)行加工路線的計算機(jī)仿真，從而消除真實(shí)加工過程中的干涉現(xiàn)象，并確認(rèn)加工路線的可行性；第三，對單、雙曲率壁板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行研究，并結(jié)合數(shù)控托架轉(zhuǎn)角等工作能力，研制出適用于單、雙曲率壁板產(chǎn)品的工裝；第四，結(jié)合多年的壁板手工鉚接和半自動鉚接經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化加工路徑，減少鉚接變形和提高鉚接效率。而對于全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁紙上應(yīng)用方案的實(shí)施流程圖如圖2所示。

3全自動鉆鉚技術(shù)在飛機(jī)壁紙上的應(yīng)用

飛機(jī)壁板具有剛性小、撓度大、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，并且其在飛機(jī)的服役過程中能夠提供較大的升阻比，但是在裝配過程中，由于其剛度較低，飛機(jī)壁板極易出現(xiàn)局部變形、邊界精度超差等問題。而鉚接具有工藝過程相對簡單、連接后強(qiáng)度可靠、檢測方法容易實(shí)現(xiàn)、能夠在不同種材料之間進(jìn)行高效連接等良好特性，將其應(yīng)用于飛機(jī)壁紙裝配中能夠保證較高的裝配效率與質(zhì)量。

3.1自動鉆鉚編程與仿真

飛機(jī)壁紙鉆鉚離線與仿真系統(tǒng)主要包括鉆鉚點(diǎn)位規(guī)劃及離線代碼生成技術(shù)、鉆鉚過程物理仿真與檢測技術(shù)等，而其實(shí)施方案又可分為模型規(guī)范化處理及點(diǎn)位規(guī)劃、通用APT生成、專用APT生成以及誤差補(bǔ)償分析四個部分。首先對CATIA模型按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化處理，并對自動鉆鉚過程進(jìn)行點(diǎn)位控制、鉚接點(diǎn)以及鉚接區(qū)域的劃分，然后利用離線編程技術(shù)對鉚接點(diǎn)位規(guī)劃的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，從而生成基于模型的數(shù)控碼，并結(jié)合含變形量的數(shù)控碼仿真模擬來對數(shù)控碼進(jìn)行仿真優(yōu)化，進(jìn)而聯(lián)通PC端和自動鉆鉚機(jī)控制系統(tǒng)對定位點(diǎn)進(jìn)行測量，最終實(shí)現(xiàn)精確地自動鉆鉚。

3.2定位點(diǎn)實(shí)時測量補(bǔ)償

定位點(diǎn)實(shí)時測量補(bǔ)償是由自動鉆鉚系統(tǒng)上的視覺照相模塊完成，而由于飛機(jī)壁板在裝配過程中因人為因素或者熱脹冷縮等效應(yīng)會產(chǎn)生較大的變形，所以為了保證優(yōu)化后的裝配離線數(shù)控碼的可靠性以及壁板產(chǎn)品的安全性，要在實(shí)際鉆鉚過程中進(jìn)行定位點(diǎn)實(shí)時測量與補(bǔ)償。同時，定位點(diǎn)實(shí)時測量補(bǔ)償是當(dāng)自動鉆鉚系統(tǒng)按照一定程序要求運(yùn)動到指定點(diǎn)位時，為了保證鉆鉚過程的安全性，自動鉆鉚系統(tǒng)就會觸發(fā)視覺相機(jī)以便對定位點(diǎn)進(jìn)行拍照，并將其傳回控制系統(tǒng)進(jìn)行如下判斷：第一，若點(diǎn)位正確且誤差滿足產(chǎn)品要求，則繼續(xù)執(zhí)行鉆鉚程序；第二，若誤差不滿足要求，則將實(shí)時誤差傳入鉆鉚控制系統(tǒng)，完成誤差的實(shí)時補(bǔ)償；第三，若點(diǎn)位錯誤則跳出程序。

結(jié)束語

總而言之，全自動鉆鉚技術(shù)是飛機(jī)裝配領(lǐng)域大力發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)之一，而壁紙是飛機(jī)集體結(jié)構(gòu)中包含鉚釘最多的部分，且空間開敞，易于實(shí)現(xiàn)自動鉚接。因此，將自動鉆鉚技術(shù)應(yīng)用于壁板類組建中，結(jié)合壁板類組建的特點(diǎn)形成特色的技術(shù)與工藝體系，并利用自動鉆鉚機(jī)來實(shí)現(xiàn)壁板類組建的自動鉚接，不斷提高公司的產(chǎn)品質(zhì)量。

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