柔性夹具特点及在飞机零部件加工中的应用 何金萍 李杰 汪海峰 吴华东

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:何金萍 李杰 汪海峰 吴华东
[导读] 在我国航空行业快速发展的背景下,我国飞机加工制造水平有很大提升,飞机零部件加工核心技术不断取得突破

        沈阳飞机工业(集团)有限公司  辽宁省沈阳市  110850
        摘要:在我国航空行业快速发展的背景下,我国飞机加工制造水平有很大提升,飞机零部件加工核心技术不断取得突破,是促进我国飞机生产制造的重要因素。在飞机零部件生产加工过程中,柔性夹具具有广泛地应用,因柔性夹具的多项特点,在许多零部件加工生产中都具有重要作用。因此,本文将对柔性夹具特点及在飞机零部件加工中的应用进行深入地研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步促进我国飞机零部件生产加工质量提高。
        关键词:柔性夹具;特点分析;飞机零部件;生产加工;具体应用


        在飞机生产过程中,大部分零部件都是采用机械加工制造而成,但是因为飞机零部件结构较为复杂,对于加工质量要求较高,必须保证零部件加工参数合理,才能够保证飞机整体制造质量,所以传统的夹具在飞机零部件加工过程中难以取得良好效果,因此近些年来柔性夹具在该生产领域逐渐取得应用,柔性化的夹具能够满足飞机零部件生产多项需求,同时能够提高零部件加工效率和加工精准度,保证零部件尺寸、结构等经过加工后符合预期设定目标,所以需要明确柔性夹具的具体应用方法。
        1飞机零部件加工中夹具应用面临问题分析
        在飞机零部件加工过程中,数控铣削是主要加工方式,高速铣削能够快速完成飞机零部件生产加工。因为飞机零部件加工难度较高,且对于加工质量具有严格标准规定,所以综合加工生产难度较高。当前,根据我国飞机零部件加工生产的多年实践经验来看,夹具的具体应用还面临着诸多困境,主要体现在以下几个方面:(1)飞机零部件数量较多,所以需要应用的夹具种类也有所不同,需要采用大量的夹具完成零部件加工生产,但是受到夹具设备制造水平的影响,当前飞机零部件加工生产中所使用的夹具应用范围较为狭窄,加工不同零部件时需要频繁更换夹具,在更换过程中就会消耗大量的生产实践,从而严重影响加工生产效率,会降低飞机零部件加工经济效益,总体效果不够理想。(2)当前部分企业所采用的飞机零部件加工夹具在设计方面主要依靠人工完成,从而导致夹具设计不够合理,参数设计不够准确,导致飞机零部件加工作业效率受到很大影响。(3)当前飞机零部件在加工制造过程中,自动化水平较低,零部件加工加剧主要采用人工控制模式,严重影响实际生产效率。(4)在飞机零部件加工生产领域应用的夹具缺乏统一化、标准化的规定,从而导致部分夹具设备利用率较低,可调整性较差,不能够灵活地适应飞机零部件加工生产需要[1]。
        2柔性夹具在飞机零部件加工生产中的应用特点
        近些年来,柔性夹具在飞机零部件加工生产领域逐渐应用,且在实践应用过程中,柔性夹具设备的制造水平有很大提升。当前,柔性夹具的主要应用方向为组合夹具和拼装夹具。从柔性夹具的基本特点来看,柔性夹具设备的主要优势是能够在被加工零部件在尺寸或形状方面出现一定变化后,柔性夹具依然能够适应零部件的变化,具有较好的灵活调整能力和应变能力。
        首先,在组合夹具应用方面,组合夹具在应用期间采用预先制作完成的多种不同形状、不同规格、不同尺寸的标准化元件进行夹具拼装;当前拼装柔性夹具主要应用在飞机零部件数控加工中,拼装柔性夹具内部构成主要包括基础夹具元件和其他模块化元件。从两种不同的柔性夹具基本情况来看,组合柔性夹具与拼装柔性夹具具有许多共同点,基础元件为标准化元件,在基础元件表面会设置网络孔、槽孔等,在具体应用过程中能够根据飞机零部件加工变换而进行调整,从而能够提高柔性夹具应用灵活性。相比于组合夹具而言,拼装夹具更多采用非标准化设计模式。


组合夹具和拼装夹具是柔性夹具的两种基本类型,柔性夹具在设计过程中主要是对夹具进行设计、制造以及应用单一过程转变为整体过程,使得柔性夹具在设计、加工以及生产等多个环节更加规范化、标准化。在飞机零部件加工过程中,采用相应的标准化柔性夹具,柔性夹具能够在多个环节重复使用,在具体加工过程中能够根据零部件的实际变化进行拼装或组合,从而提高夹具应用灵活性。当前,柔性夹具的结构形式方面主要包括槽型和孔型,槽型柔性夹具的元件组合和定位需要借助键槽和键进行,孔型柔性夹具需要借助孔对夹具完成定位,在飞机零部件加工过程中组合柔性夹具和拼装柔性夹具都需要采用该基础结构,基础构件包含支撑构件、定位构件、导向构件、压紧构件和紧固构件等多种不同类型构件[2]。
        在孔型柔性夹具中,需要采用辅助构件代替槽型中的导向构件,与槽型柔性夹具相比,孔型柔性夹具的加工精度和刚度较好,且在应用过程中流程更为简便。与此同时,柔性夹具具有能够通过对夹具进行结构调整和替代更滑元件的特点,从而能够满足多种不同飞机零部件加工生产需求。在飞机零部件加工过程中,柔性夹具能够对多种不同零部件进行加工,从而能够提高零部件加工效率。但是需要注意的是,柔性夹具虽然具有较好的灵活性,但是不能适应所有飞机零部件加工生产,一种柔性夹具无法满足所有飞机零部件加工需要。组合柔性夹具的拼装方案自动化需要通过计算机辅助软件完成,相比于传统人工控制模式而言,采用计算机软件对其进行设计和制造,能够有效提高柔性夹具整体质量,使其各个环节的生产加工制造精度更高。
        在气动和液压柔性夹具方面,因为飞机零部件尺寸较大,所以柔性夹具大多采用液压或气动方式完成快速加紧作业,气动和液压是飞机零部件生产加工的主要动力方式,当前柔性夹具在应用气动或液压动力系统时,需要注意辅助数控系统对刀准确性、柔性夹具的动作顺序以及防止刀具对夹紧加工造成影响。采用柔性夹具能够使得飞机零部件加工制造流程更加简单,从而不断提高飞机零部件作业加工效率,同时能够保障零部件加工制造质量,是促进我国航天飞机领域生产制造质量提高的关键性设备[3]。
        3柔性夹具在飞机零部件加工中的应用注意事项
        通过上文分析可以明确柔性夹具的多项特点,以及在飞机零部件加工生产中的应用优势,但是柔性夹具与传统夹具有明显的区别,所以不能采用传统应用方法,在具体应用过程中需要注意如下几项关键要点:(1)柔性夹具的应用需要结合计算机控制软件,所以必须建立完善的计算机控制系统和平台,以软件自动化控制作为主要模式,从而能够提高柔性夹具的具体应用效果,全面提升飞机零部件加工生产效率。(2)为了保证飞机零部件加工精确性,需要不断提高柔性夹具在制造过程中的应用,结合实际生产情况,对柔性夹具的形式进行优化和丰富,不断提高柔性夹具适用性,使其能够适应多种飞机零部件的加工需要,拓宽柔性夹具应用范围。(3)为了保证柔性夹具实际应用效果,需要对柔性夹具具体设计制定标准化、规范化的参数,确保柔性夹具设计生产能够实现标准化,从而能够提高柔性夹具利用率,并加强柔性夹具应用过程中的管理,保证柔性夹具能够发挥出最大价值。
        结束语
        综上所述,本文全面阐述柔性夹具的基本特点,并对其在飞机零部件加工中的应用优势进行分析,最后提出多项柔性夹具在飞机零部件生产中应用关键注意事项,希望能够我国飞机零部件生产制造领域发展起到一定的借鉴和帮助作用,不断提高柔性夹具应用技术水平。

        参考文献:
        [1]吴继斌.柔性夹具特点及在飞机零部件加工中的应用[J].中国航班,2019,000(012):1-1.
        [2]张爽.航空铝型材零件柔性快装夹具设计[J].经济技术协作信息,2019,000(12):91-91.
        [3]韩文杰,邢晨.飞机结构件柔性夹具的设计与分析[J].中国新技术新产品,2019,(10):42-43.

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