柔性工装技术（共3篇）
柔性工装技术 篇1
飞机制造和装配过程是精确度要求极高的工作, 历经了人工手动、机械自动的装配技术发展过程, 进入新时期, 柔性装配工装技术成为飞机制造和装配过程中的核心技术, 柔性装配工装技术融合了数字化、自动化、信息化等方面的科技元素, 对飞机制造和装配的效率、精度、质量、强度等目标有着显著的提升作用。应该在飞机制造和装配过程中应用好柔性装配工装技术的定位、仿真方面的优势, 通过计算机和数字控制技术的全面运用来提升柔性装配工装技术的实际效果, 在跟踪国际飞机制造和装配先进技术的基础上, 实现我国飞机行业研发、制造、装配等各项事业的跨越式发展。
1 柔性装配工装技术的概念
装配技术从传统的人工装配到近代的机械装配已经经历了几百年的历史, 进入到后工业化时期, 特别是计算机、仿真、模拟等技术的不断进步, 使得柔性装配工装技术成为装配技术的主要方向。所谓的柔性装配工装技术实质:在设计、研发和制造产品的过程中全面掌握产品的数字化信息, 通过对装配工装环节的模块化重组, 实现自动化进行装配工作技术。柔性装配工装技术是对上下游操作的统一, 进而具有成本低、加工周期短的优势, 不但能够提高装配工作的质量, 而且还能够确保装配工作的效率, 是新时期装配工作技术发展的主要方向。
2 飞机装配中应用柔性装配工装技术的特点
飞机的组件和产品的尺寸巨大, 重量、精度要求非常高, 如果沿用传统的人工或机械装配技术进行工装无疑将会带来效率、质量、安全方面的各类问题。有了柔性装配工装技术, 就可以实现对飞机组件尺寸、重量、精度的详细了解, 在有效整合飞机装配环节的基础上, 实现柔性装配工装技术的深层次价值与目标。合理应用柔性装配工装技术可以克服传统技术中人为和机械误差, 在自动化和数字化柔性装配工装设备的应用下, 真正实现组件、设备、人员的相互集成, 在提高飞机装配精度的同时, 提高飞机装配的效率。
3 飞机装配中柔性装配工装技术的关键技术
3.1 定位技术
定位是装配中基础性和核心性的问题, 飞机装配中更需要对位置精确的定位, 由于柔性装配工装技术中柔性化定位是关键所在, 通过柔性化定位技术可以大幅度控制飞机零部件发生结构变化的可能, 同时做到对定位应力的有效释放, 在灵活配合装配工装的基础上, 形成柔性装配定位的模块, 通过对结构、孔径、位置、基面的综合控制, 提升飞机装配的定位水平。
3.2 仿真技术
柔性装配工装技术的基础是计算机和模拟技术, 通过仿真的应用可以对柔性装配工装的全过程进行模拟, 这有利于提高柔性装配工装技术的准确性和可靠性, 同时又可以通过有针对性地调整使柔性装配工装技术做到优化。在进行飞机正式装配之前, 要先好做好虚拟装配的仿真, 虚拟装配仿真技术是以并行设计为基础, 对环境数字化预配装进行分析, 并对零件的集合信息、工装信息、指令等信息进行综合考虑, 通过仿真软件进行处理得出全过程三维动态仿真。对程序进行实时控制, 并涉及到碰撞检查。虚拟化装配仿真技术作为一种新颖的技术, 能够作为支撑飞机柔性装配系统的一种技术平台, 确保装配系统发挥出高柔性、高可靠性以及高效率等优良性能。
3.3 计算机技术
柔性装配工装技术的另一个优势是计算机技术、自动控制技术和数字化技术的普遍应用, 这也是柔性装配工装技术的关键之一, 合理应用计算机技术可以使飞机负责各种零件做到准确定位, 并实现制孔、铆接, 确保工装系统对飞机装配部件的可靠性和固定性, 保证装配工装的飞机, 其外形和数字化样机保持一致。
4 飞机装配中更好地运用柔性装配工装技术的建议
现阶段, 数字化柔性装配已经成为数字化制造的发展方向, 国内关于柔性装配工装技术的应用尚处于萌芽阶段, 要想得到快速进步, 必须结合我国实际国情, 并考虑企业真实的科技水平。具体而言, 飞机装配中更好地运用柔性装配工装技术应该做好如下一些重点工作。
4.1 积极引进先进数字化柔性工装技术和设备
企业应该结合自身企业的实际情况, 主动和科学研究场所开展合作, 先引进先进的工装及配套设备, 组建好加工系统, 待其掌握了柔性装配工装技术的思想和核心技术, 依次基础上进行自主产权技术的研发工作, 比如说泄漏检测、红外自动无损探伤以及装配在线检测等技术。
4.2 建立飞机柔性装配工装技术的行业标准
作为飞机制造和装配的业内人士, 当前应该将柔性装配工装技术的发展作为核心任务, 要建立一套与柔性装配工装技术相关的行业标准和规范, 是及其有必要的。具体而言, 先组建单一数据源, 再逐步建立综合组织生产模式。
5 结语
柔性装配工装技术是当前飞机生产和加工中先进的装配技术, 合理运用柔性装配工装技术可以提高装配的效率和质量, 大面积普及和应用柔性装配工装技术可以对数字化技术的推广起到推波助澜的作用。作为飞机制造企业应该立足于技术进步, 从柔性装配工装技术的特点入手, 强化飞机制造中柔性装配工装技术的关键与要点, 在提升飞机制造水平的同时, 将柔性装配工装技术的实用化推向一个新的高度, 使柔性装配工装技术的优势能够得到更为充分而全面地发挥, 做到对制造和生产深层次地促进与发展。
参考文献
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柔性工装与焊接制造 篇2
1 焊接工装在施工过程中需要注意的一些事项
焊接工装的特点是装配焊接工艺和焊接结构和焊接顺序决定的, 其主要有以下一些注意事项:
(1) 在焊接过程中, 当零件因焊接加热而伸长或因冷却而收缩, 为了减少焊接变形和焊接应力, 允许某些零件在某些制定的方向上是自由的, 有些零件利用定位装置定位即可, 不需要全部刚性固定。
(2) 在焊接进行装配时需要根据一定的顺序逐步进行, 其定位和夹紧也是根据相关的要求和加工工艺进行。
(3) 焊接产品出于施焊方便或更好的控制变形的原因, 装配和焊接两道工序可能是先装完再焊接, 也可能是边装边焊接, 装配焊接完成产品成为了一个大的整体, 结构更加复杂。
所以作为焊接施工所需要使用的工装需要满足实用性、经济性、可靠性、艺术性的原则, 明确产品加工的相关要求, 根据要求拟定相关柔性工装的方案, 进行必要的分析。
2 工装柔性化组合的模式
通过长期的应用和实践, 将工装单元划分为主体, 支撑模块, 夹紧装置, 定位模块, 导向模块等几大类, 各种工装总体上均为规格化不同系列的上述单元组合而成, 一般主体为工作台, 工作台承载能力高, 刚性稳定, 它的五个面上有各种均匀化的安装孔和T型槽等;支撑模块为组合式工装的结构单元, 在工装中起上下连接的作用, 如各种角铁、方箱、角尺等;夹紧装置用于保证组对各零部件之间的相对位置在焊接过程中不发生变化, 如快速夹具等;定位模块用于组对各零部件之间位置尺寸的定位, 导向模块用于夹具元件相对位置发生变化时变位导向作用。
3 柔性焊接工装的特点
柔性组合式焊接工作有如下几个特点:
(1) 模块化和柔性化, 所有模块, 进行了标准化和系列化的设计, 且他们之间相互匹配, 可以根据不同的需求进行不同的组合, 几乎可以达到任何专用夹具同样的定位和夹紧能力。
(2) 精度高, 工作台面和各种功能模块按照特定的尺寸精度加工配套, 任意孔的孔间距按照特定的尺寸要求和精度要求加工, 这种精度要求将会反应在所需加工产品的精度要求的基础上。
(3) 广泛性, 经过多年的发展, 各种功能的模块能够直接采购或者通过专业的生产厂家结合公司内部生产产品的特点定制各功能模块, 且很多模块都是有专利设计, 如快速夹具等。
(4) 立体三维, 模块中的各种方箱、角铁、角尺、拉杆、顶杆、连杆等可用于三维空间的拼接, 便于生产各种类型的立体结构。
(5) 多样性, 各类工装夹具模块的设计可以根据加工产品的类别进行专业定制, 如加工铝合金产品, 因为要求铝合金要和铁隔离开, 所以工装各模块在设计过程中可以采用铝合金或不锈钢材质。
4 柔性焊接工装的要求及作用
对于焊接工装夹具, 就是将焊件准确定位和可靠夹紧, 便于工件进行装配和焊接, 能够保证焊件结构精度方面要求的工艺装备, 柔性焊接工装的作用可以简单概括如下:
(1) 准确可靠的定位和夹紧。
(2) 有效防止变形。
(3) 工件处于最佳的施焊部位。
(4) 可以配合其他结构使用 (如翻转机构等) 。
其设计要求如下:
(1) 工装夹具具备足够的强度和刚度;夹具在生产中投入使用时要承受焊接带来的多种力的作用, 所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。
(2) 夹紧装置要适用和可靠;夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求, 既不能允许工件松动滑移, 又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
(3) 组合后焊接操作要灵活可靠;使用夹具生产应保证足够的操作空间, 使操作人员有良好的视野和操作环境, 使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。
(4) 便于焊后的拆卸和重新组装;操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出, 还要制品在翻转或吊运使不受损害。
(5) 便于制造、安装和操作, 便于检验、维修和更换。
5 柔性焊接工装使用状况和行业的发展
中国工业正朝着“工业4.0”的目标发展, 焊接工艺装备在装备制造业中使用越来越广泛, 经过这几年的发展焊接工装夹具技术正朝着高精度、高效率、模块化、通用化和经济性的方向发展, 精密组合焊接工装系统凭借其在技术和生产应用方面的优异特点成为未来重点发展趋势, 相信他们将会和中国的整体工业水平一样朝着自动化、智能化和信息化的方向发展。
结语
通过实施工装柔性化的应用, 有效的解决了工装重复利用率低下、转产工装准备工作量大、周期长、费用高等问题, 为制造企业应对市场的敏捷、变化、高效、低成本提供了强有力的技术和质量支持, 随着市场需求的不同以及多品种、小批量产品的越来越多, 工装柔性化将在加工制造企业发挥越来越重要的作用。
摘要：随着社会经济的发展和加工制造业激烈的市场竞争, 对企业的产品研发、工艺准备、生产组织等环节的响应速度提出了更高的要求, 本文介绍了工装柔性化应用的意义, 工装制造的模式及对焊接的影响。
关键词：多样,柔性化,组合,工装,焊接
参考文献
[1]American Welding Society and Edison Welding Institute.Economic and Productivity of Welding[R].Heavy Manufacturing Industries Report.
展开天线柔性工装系统的结构设计 篇3
随着空间事业的发展, 大型空间天线的应用需求变得愈加迫切, 由于运载火箭等的限制, 大型空间天线正朝着可展开、可建造的方向发展[1,2,3], 如图1所示。展开天线的工装是保证空间天线质量和提高装配效率的重要环节。因此, 研发出高效、高质量的柔性化工装系统具有十分重要的意义。
1 展开天线工装系统总体结构设计
本文以前期研究所获得的研究成果为基础, 对展开天线数量、尺寸和材料以及工装工艺情况进行调研, 在综合考虑柔性工装系统制造成本的情况下, 确定可适用于工厂的柔性工装系统尺寸, 针对构架式展开天线, 对柔性工装系统进行总体结构设计。
展开天线柔性工装系统设计结构如图2所示。
该结构由13排X向运动的固定单元和基座组成, 每排固定单元又由7~13个Y向运动调整模块组成, 每个调整模块可实现3个方向的直线运动和2个方向的转动, 可按照展开天线的实际数模, 得到每个定位点的三维坐标和两个方向转动角度, 由各轴驱动器驱动电机, 将工装调整成展开天线的型面。
由展开天线数模, 计算得到的每个定位点的三维坐标和2个方向转动的角度, 通过自行开发的软件进行离线编程, 对工装系统进行自动布局, 并可根据实际情况进行手工调整, 输出柔性工装系统各轴的运动距离与角度数据文件, 经过后置处理, 控制系统将各轴运动信息输出给各轴驱动器, 使柔性工装系统的定位单元运动到指定位置。
2 调整模块结构设计
调整模块包括转动调整机构、X向精调机构、Y向精调机构、Z向精调机构等。其中转动调整机构可以调整2个方向的转动, 由独立的调整机构调整完成后再安装到此模块上;X向精调机构和Z向精调机构分别由1个一维工作台完成调整工作, 其调整范围为50 mm;Y向精调机构由滚轮齿条机构完成调整工作。
Z向的调整由高度调整立柱实现, 如图3所示。立柱高度设计分别为50 mm、100 mm、200 mm、500 mm等规格, 每个立柱上有两个定位销孔, 可根据需要连接成不同高度的Z向调整机构。由于Z向精调机构有50 mm的调整范围, 所以可以在保证调整高度的同时, 能满足精度要求。
图5为转动装置, 此装置能实现2 个方向的旋转, 花盘连接平台与定位销与天线花盘连接;其角度调整好后, 由定位螺栓确定其位置, 再由锁紧螺栓A将其夹紧;转动轴与连接盘可实现360°的相对转动, 调整好转动角度后, 由锁紧螺栓B将其夹紧。在转动装置角度都调整好后, 通过连接盘上的定位孔和螺钉与Z向立柱连接在一起。
转动装置角度的调整由转动装置角度调整机构实现, 如图6所示。该机构能实现垂直和水平2个方向的角度调整, 它由2个转动工作台和2个直线运动工作台组成, 转动装置通过其连接盘与转动工作台B上的转盘固定连接。转动工作台A确定转动装置上花盘支撑平台的角度, 转动工作台B确定转动装置上转动轴的角度。
3 X向运动单元和基座结构设计
图7为一排X向运动单元。此单元包含多个调整模块, 每个模块可在Y向进行运动, 在本文设计的展开天线柔性工装中, 此类X向运动单元共有13排, 每排包含7~13个模块组成。每个运动单元都安装有踏板, 以便于操作人员安装工作。踏板由支撑杆固定在单元的基座上。
X向运动单元上踏板的高度可以根据需要进行调整, 支撑杆的高度与立柱一样也设计成100 mm、200 mm、500 mm等的系列结构。图8 (a) 为调整踏板高度的X向运动单元结构图。
为了防止安装过程中有零件掉入工装系统, 在单元上安装有防护罩, 在各模块之间连接有弹性伸缩防护布。安装有防护罩的X向运动单元如图8 (b) 所示。在防护罩侧面有航空插头, 用于连接控制系统。
上述13个X向运动单元组合在一起, 安装在底座上, 底座由两个对称的底座单元组成, 13个X向运动单元中, 中间的单元不动, 其他12个单元在X向移动。底座单元 (如图9所示) 包含2条运动导轨、3条支撑导轨、滚轮齿条等。X向运动单元通过连接板与底座固定连接, 每个X向运动单元通过电机驱动, 由滚轮齿条带动在导轨上运动。
4 结论
本文针对大型空间可展开天线, 设计出一种新型的工装系统, 该系统具有柔性化和通用性强等诸多优点, 与建立展开天线数模的软件相结合, 可实现针对不同参数的展开天线进行高效柔性化装配, 大量减少专用工装数量, 从而降低综合成本。
摘要：针对目前展开天线工装装备品种多、数量大、协调关系复杂、生产准备周期长等问题, 基于数字化技术和自动化技术, 对展开天线柔性工装技术进行研究, 用新技术解决上述问题, 实现其数控柔性工装, 大量减少专用工装数量, 降低制造成本, 缩短生产准备周期, 为展开天线生产提供良好的基础条件和新技术保障。
关键词：展开天线,柔性工装,结构设计
参考文献
[1]刘荣强, 田大可, 邓宗全.空间可展开天线结构的研究现状与展望[J].机械设计, 2010 (9) :1-10.
[2]罗红宇, 李东升, 曾元松.蒙皮拉形可重构柔性模具模面生成系统开发及应用研究[J].塑性工程学报, 2006, 13 (6) :61-65.