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飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展探究

发布日期:2021-04-09 16:56:14浏览量:44

大型飞机通常是指的超过100吨以上的军民用大型运输机和150座以上的大型客机,这些大型飞机对于转给的连接技术有很高的要求。现代的飞机产业中兴起了很多连接方式,比如复合连接等,但是机械连接即铆接或者螺接的方式还是现在主要的连接形式,80%以上的疲劳损伤都是发生在飞机的连接位置,因此改善飞机的连接技术能够有效的降低飞机出故障的概率。伴随着信息化的发展趋势,飞机数字化装置技术得到了空前的发展,自动钻铆技术是数字化装置技术的重要部分,能够帮助提高飞机的装配质量,帮助飞机延长使用寿命。
一、国内外自动钻铆技术的发展现状
国外的自动钻铆技术发展到现在已经有了几十年的历史,美国是世界上发展最好的国家。世界各国的自动钻铆技术发展在近几年都有了很大的突破,例如德国的BR?TJE公司,现在已经发展成为除了美国之外最有潜力的自动钻铆系统的制造商。国外的自动钻铆技术正在朝着柔性化集成化的方向发展,产品已经在各大先进的飞机上成功应用。
国内对于自动钻铆技术的研究启动的比较早,在20世纪的70年代,原来的航空部就组织过自动钻铆技术的科研,但是因为一直缺少核心的牵引技术和测量控制技术,因此科研工作被迫中断,但是近几年我国的自动钻铆技术迎来了转折点,国内的主机厂和研究所开展了飞机壁板自动钻铆技术的研究合作,并且取得了不错的进步。比如2013年成飞公司独立研发了塔式五轴数控法开始向钻铆系统进行了成功交付,成为了我国唯一一个能够独立研发自动钻铆系统的公司。在C919的研发过程中,也开始出现了机身自动钻铆装配技术。虽然我国的自动钻铆技术得到了很大的发展但是仍然存在着数字化装置系统不完善,自动钻铆系统集成性不够以及柔性化不高的缺点,这些问题都是解决自动钻铆技术能否成功的关键点。
二、自动钻铆技术的发展和应用
钻铆技术经历了手动、半自动和自动的发展过程,现在已经成为了多套自动钻铆系统,自动钻铆系统是由定位、测量、控制以及末端执行器等相对应的装置共同组成,能够一次性完成钻孔、涂胶、铆接和松开等工序,或者是独立完成上面说的一种或者几种操作组合,不同的自动钻铆系统还能够完成普通铆钉、干涉配合铆钉还有高锁螺栓等连接件的自动安装,如下图所示。
以机翼壁板部件举例,用自动钻铆系统对于铆钉进行装备连接,在上钉装置的指导下用定位系统把原来安装在数控托架上的壁板部件进行铆钉安装,然后用监测技术对铆钉能否安装到位以及安装到位能否继续完成铆接工作进行定位,如果达不到期望值,那么就需要重复送钉,然后重复上述工序。因此,自动钻铆技术是结合工艺装置、定位技术、控制装置以及监测技术为一体的先进数字化装置连接技术,在进行铆接技术连接之后的寿命能够提高6到7倍。
2.1 柔性工艺和装备技术的应用
在传统的工装设备的装置方式应用下,飞机装配具有工装数量多、占地面积大以及生产周期长的特点,在现代数字化装置的统一要求下,传统工艺设备必须开始转向柔性化的方向发展,柔性化工装是指在飞机装备中应用的一种以数字量尺寸协调整体的模块化的装备,能够最大程度上降低工装制造的成本,缩短工装的准备周期。在自動钻铆系统中,通过应用集成数控系统,能够使传感检测设备、控制测量软件和数字化柔性工装自动形成装备单元,这是飞机数字化装配模式下最鲜明的特征。
2.2 末端执行器的设计技术应用
自动钻铆技术的发展过程需要孔位检测、铆接等工序来完成,末端执行器需要把所有工序的功能模块进行集中组合,必须具备法向检测、压紧以及自动换刀等功能,最后使得末端执行器的设计技术能够成为自动钻铆技术的核心技术。在设计末端执行器的过程中应该更多的运用模块化的理念,进行合理的结构设计和优化设计等方法,保证能够承受高顶锻力和高速线性头转换的精确程度要求,比如美国的GEMCOR公司设计的自动钻铆系统的末端执行器能够承受18200千克的顶锻力,用高速线性电动马达换头就能够实现每分钟19个紧固件的转换,保证了自动钻铆系统的柔性化,如下图所示。
三、结语
数字化装配技术是如今飞机制造的重要发展方向,设计的技术领域宽,其发展需要和控制、检测、工艺、仿真等技术研究进行结合,因此数字化的装配技术发展是整个装配领域的改革创新。自动钻铆技术是数字化装配技术的组成部分,必须在关键技术上有所突破,并且对自动钻铆的组成技术进行整合与协调发展,才能够提高子系统的集成性,提高自动钻铆技术的飞速进步。目前我国的自动钻铆技术已经得到了很大的进步,在未来自动钻铆技术会变得更加数字化和柔性化。

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