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    簡析數(shù)字化柔性裝配的關(guān)鍵技術(shù)

    2014年02月17日 16:35點(diǎn)擊:577作者:默認(rèn)來源:>>進(jìn)入該公司展臺

      【中國機(jī)床商務(wù)網(wǎng)】導(dǎo)讀:數(shù)字化柔性裝配是建立在計(jì)算機(jī)數(shù)字信息處理平臺上的融合飛機(jī)的全數(shù)字量協(xié)調(diào)體系,應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù).數(shù)字控制技術(shù),采用各種數(shù)控裝配工具,實(shí)現(xiàn)自動化夾持、制孔、鉚接和無縫校準(zhǔn)對接,完成組件、部件和機(jī)身的裝配連接等的綜合性系統(tǒng)工程。
      
      柔性裝配技術(shù)能適應(yīng)飛機(jī)部件品種規(guī)格、批量、裝配工藝、場地和時間的變化要求,在有限的場地內(nèi)快速完成裝配任務(wù),達(dá)到、、低成本、節(jié)省時間。*的飛機(jī)柔性裝配技術(shù)是保證飛機(jī)部件和飛機(jī)整體性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。飛機(jī)裝配有如下特點(diǎn)。
      
      (1)大量薄壁板零件存在彈性變形,但還要保證飛機(jī)嚴(yán)格的氣動外形;
      
      (2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件和連接件數(shù)量巨大;
      
      (3)需用特殊的工藝裝備來保證裝配的準(zhǔn)確度;
      
      (4)技術(shù)涵蓋面寬,需要管理的信息量大。
      
      飛機(jī)的數(shù)字化柔性裝配是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,其數(shù)字技術(shù)貫穿于飛機(jī)裝配的全過程,計(jì)算機(jī)信息技術(shù)占有很重要的地位。數(shù)字化柔性裝配技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前國內(nèi)外飛機(jī)制造業(yè)數(shù)字化制造的大趨勢,不僅能夠克服傳統(tǒng)飛機(jī)制造(模線_樣板法)模擬量協(xié)調(diào)體系下裝配工裝應(yīng)用單一、制造周期長、制造費(fèi)用高、協(xié)調(diào)需要大量實(shí)物工裝等缺點(diǎn),而且,通過與自動化制孔設(shè)備、數(shù)控鉆鉚機(jī)或自動鉚接設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人等自動化設(shè)備的集成,可以組成數(shù)字化柔性裝配系統(tǒng)。
      
      飛機(jī)的裝配一般分為4個階段:裝配設(shè)計(jì)、裝配準(zhǔn)備、裝配進(jìn)行、裝配測試,各個階段有相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)來支撐,確保整個飛機(jī)裝配的和高質(zhì)量。
      
      1、飛機(jī)裝配工藝技術(shù)
      
      飛機(jī)裝配工藝技術(shù)是研究飛機(jī)裝配的基本結(jié)構(gòu)的技術(shù),如機(jī)翼、蒙皮壁板和機(jī)身等,對幾種裝配構(gòu)建模式進(jìn)行分析,如蒙皮封裝、長桁類零件、隔板懸掛導(dǎo)軌流水線、氣動工具、可重構(gòu)模塊工裝、模塊化子裝配系統(tǒng)和直接作用機(jī)翼箱體等。該研究提出了幾何特征分類法,具體有外形控制、輪廓控制、方向控制、避讓控制、定位控制等。總結(jié)了3種關(guān)鍵特征:
      
      •產(chǎn)品關(guān)鍵特征(PKCs)
      
      產(chǎn)品的幾何特性和材料屬性,此特征極大地影響產(chǎn)品的性能、功能和裝配成形。
      
      •裝配關(guān)鍵特征(AKCs)
      
      產(chǎn)品、工具、夾具裝配階段的特征,此特征極大地影響下一個裝配過程的產(chǎn)品關(guān)鍵特征的實(shí)現(xiàn)。
      
      •制造關(guān)鍵特征(MKCs)
      
      制造過程參數(shù)或工件工裝特性,此特征極大地影響零件特性層面的產(chǎn)品或裝配過程關(guān)鍵特征的實(shí)現(xiàn)。
      
      2、柔性裝配工裝技術(shù)
      
      飛機(jī)在進(jìn)行裝配前必須進(jìn)行部件的固定,以保持良好的飛機(jī)動力學(xué)外形,這一切要靠工裝來實(shí)現(xiàn),所以工裝技術(shù)是飛機(jī)裝配技術(shù)的基礎(chǔ)。按裝配工裝的結(jié)構(gòu)和性能可分為:常規(guī)工裝、模塊工裝、柔性工裝、CNC控制工裝。
      
      多點(diǎn)成形技術(shù)是柔性工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),其基本思想是采用離散的點(diǎn)來擬合飛機(jī)裝配部件的三維型面,即以點(diǎn)代面。采用柔性工裝,可以使飛機(jī)裝配型架制造周期大大縮短,并可取代大部分固定裝配型架。利用它的可重構(gòu)性,一套柔性工裝可以裝配多種飛機(jī)零件。
      
      固定飛機(jī)薄壁板蒙皮一般采用2種工裝形式,一種是X、F平面固定點(diǎn)陣式靜態(tài)工裝,另一種是行列可移動式動態(tài)工裝。兩者的基本元件是長度可調(diào)節(jié)的支撐夾持單元,其高度位置采用數(shù)控伺服進(jìn)行控制,zui終使工裝系統(tǒng)呈工件理論外形分布。
      
      柔性工裝系統(tǒng)由許多高度可調(diào)節(jié)的支撐單元組成,其定位支撐體可以安裝不同的操作頭,以滿足不同的部件固定要求。為了可靠支撐夾持飛機(jī)的裝配部件,夾持力必須是可調(diào)的,其夾持狀態(tài)的打開、關(guān)閉必須通過計(jì)算機(jī)的程序控制,以適應(yīng)不同的飛機(jī)壁板類裝配件。
      
      3、激光跟蹤測量技術(shù)
      
      在飛機(jī)裝配的準(zhǔn)備階段,裝配部件和裝配工裝系統(tǒng)的位置測量的準(zhǔn)確性直接影響飛機(jī)裝配的成敗。飛機(jī)的裝配部件尺寸大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易采用三維位置測量。激光跟蹤測量系統(tǒng)是解決這一難題的手段。它具有測量精度高、測量尺寸大、安裝操作方便、可移動等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用干飛機(jī)的裝配工作中。
      
      激光跟蹤定位測量系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)與系統(tǒng)計(jì)算機(jī)相連,由激光跟蹤定位系統(tǒng)測量裝夾后的裝配部件的一些基準(zhǔn)點(diǎn),獲得的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理單元處理后,直接反饋到系統(tǒng)計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)再對實(shí)際裝配位置與數(shù)學(xué)模型的位置進(jìn)行比較,獲得部件裝配位置的修正值。這樣就可以將部件數(shù)學(xué)模型與其實(shí)際裝配位置統(tǒng)一起來,確定裝配參考坐標(biāo)系。
      
      4、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)
      
      計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)是飛機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化柔性裝配的基礎(chǔ),它將完成飛機(jī)裝配過程中所需各種運(yùn)動部件的定位和制孔、鉚接,實(shí)現(xiàn)工裝系統(tǒng)對飛機(jī)裝配部件的可靠固定,保證飛機(jī)裝配外形與數(shù)字化樣機(jī)的一致性。柔性裝配系統(tǒng)包括面向裝配的設(shè)計(jì)系統(tǒng)、工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)、人機(jī)界面、軸和邏輯控制、三維激光測量、制孔鉚接單元、移動定位平臺、緊固件送料單元和柔性工裝系統(tǒng)等。
      
      飛機(jī)柔性裝配的電氣控制是一種典型的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字控制系統(tǒng),采用了TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)。飛機(jī)柔性裝配電氣控制系統(tǒng)的上層有面向裝配的飛機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)和裝配工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)。下層有移動定位平臺、工裝系統(tǒng)、制孔鉚接單元等。移動定位平臺本身是一個五坐標(biāo)伺服控制裝置,而柔性工裝系統(tǒng)采用了更多的位置伺服軸,少則幾十根,多則上百根。這種系統(tǒng)是信息技術(shù).驅(qū)動技術(shù)、自動化技術(shù)、邏輯控制.過程控制的融合體。
      
      5、機(jī)器人全閉環(huán)定位技術(shù)
      
      在飛機(jī)裝配中引人機(jī)器人可以提高裝配系統(tǒng)的靈活性和可達(dá)性,配合各種終端執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)各種不同的裝配作業(yè),如自動化鉆孔和鉚接。但由于機(jī)器人的定位屬于半閉環(huán)控制,定位精度不高,不適應(yīng)飛機(jī)裝配中高精度制孔。近年來,由于采用了嵌人式控制方法,三維激光跟蹤儀可以通過計(jì)算機(jī)和機(jī)器人集成起來,實(shí)時快速監(jiān)視機(jī)器人的空間位置方向,確定機(jī)器人的三維位置,達(dá)到機(jī)器人全閉環(huán)控制的效果。這樣就大幅度提高了機(jī)器人的定位精度,其全工作空間精度可達(dá)到0.05mm,完勝任飛機(jī)的.
      
      6、移動定位平臺技術(shù)
      
      移動定位平臺用于安放制孔鉚接單元,實(shí)現(xiàn)制孔鉚接單元的位置和沿蒙皮法線方向的定位,解決大尺寸空間的定位,應(yīng)具有良好的剛度。在滿足系統(tǒng)功能的前提下,盡可能考慮裝配部件的尺寸對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能的影響。定位平臺一般需要5個自由度以上。
      
      7、裝配仿真控制技術(shù)
      
      飛機(jī)柔性裝配的過程復(fù)雜,有工裝、制孔、鉚接、送料等裝置的參與,大部分的裝配路徑復(fù)雜,裝配面不開敞,所以在飛機(jī)部件正式裝配之前,必須對飛機(jī)裝配的全過程進(jìn)行必要的仿真和校驗(yàn),以檢查自動化裝配過程的準(zhǔn)確度和可靠性,保證裝配的*。裝配仿真系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能:
      
      (1)設(shè)備對象特征建模;
      
      (2)運(yùn)動軌跡建模;
      
      (3)數(shù)控程序后置處理;
      
      (4)動態(tài)三維仿真;
      
      (5)碰撞干涉檢查。
      
      一般,仿真系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)包括飛機(jī)構(gòu)件三維數(shù)學(xué)模型、柔性工裝模型、裝配工藝參數(shù)、裝配特征樹等數(shù)據(jù)。
      
      經(jīng)過該仿真系統(tǒng)處理,將產(chǎn)生裝配全過程的三維動態(tài)仿真,柔性工裝支撐夾持單元的種類、布局及它們的調(diào)節(jié)位置高度數(shù)據(jù),生成裝配過程控制程序,顯示裝配工裝系統(tǒng)的生成時間\飛機(jī)部件的裝配時間以及裝配操作性、安全性的檢查評估報(bào)告。裝配仿真控制技術(shù)是飛機(jī)柔性裝配系統(tǒng)的數(shù)字化支撐平臺技術(shù),可保證裝配系統(tǒng)的高柔性、高可靠性、率等性能的zui大限度的發(fā)揮。
      

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