多点柔性托架激光测量划线系统方案与典型应用

长期以来，飞机蒙皮零件生产主要使用刚性模具成形。虽然一项蒙皮零件必须配备一套刚性纳形模，而且纳形模的设计、生产、试模费力费时，但是该方法符合了现代飞机生产过程中生产效率高、质量一致性好的拒绝，在飞机蒙皮零件批量生产中应用于普遍。　　随着计算机技术的飞速发展，三维数字化产品定义、有限元分析在飞机产品设计、工艺设计中应用于，各种军用和民用飞机批量生产速度减缓、周期更加较短、生产精度拒绝更高。特别是在新机研制阶段，飞机设计正处于重复叠代、大大优化的过程中，飞机蒙皮零件广泛呈现出多品种、单件（1～3件）生产的趋势。

在此情况下，使用刚性模具成形蒙皮的工艺方法早已无法符合现代飞机蒙皮零件在研制阶段高精度、多品种、短周期的的生产市场需求，飞机蒙皮的柔性数字化成形、切割成技术开始在飞机研制过程中应用于，并提升了蒙皮生产精度，延长了生产周期，沦为现代飞机研制过程中不可缺少的一个环节。　　国内外技术状况　　1多点柔性模具成形技术　　多点柔性模具成形技术是蒙皮数字化柔性生产的典型代表。2002年，美国CyrilBath公司研制了用作实际生产的蒙皮拉形可重构装置，美国WarnerRobbins空军后勤基地将该装置用作飞机机身与机翼蒙皮的生产。

近年来，北京航空生产工程研究所、北京航空航天大学、吉林大学以及成飞公司等对多点柔性模具蒙皮成形技术积极开展了系列研究，已完成了多点柔性模具的研制工作，用多点柔性模具替换传统的刚性模具展开了典型蒙皮的数字化纳状，解决问题了蒙皮成形过程中参数优化的问题，构建了工程化应用于。　　2多点柔性夹具切割成技术　　为了符合蒙皮零件工艺性和加工拒绝，国外技术人员十分注目可反复配备、可调整夹具的研究和研发工作，重点考虑到如何将柔性夹具与五座标数控机床构建高度构建，最大限度提升生产效率。

国外柔性夹具与五座标数控机床已构建高度融合，柔性夹具已构建确实意义的三轴同步。国内高校、研究所则重点展开独立式柔性夹持工装系统的研制，并在五座标数控机床上已完成了典型工艺试验件的加工。　　3多点柔性托架检测技术　　飞机蒙皮零件一般尺寸较为大、刚性很弱，使用传统三坐标测量效率太低；使用手持式激光测量臂则测量范围受限，效率也不低。

蒙皮零件组装后虽然可使用高效、较慢的激光雷达测量设备展开外形测量，但零件成形时依然必须设施承托夹具（如纳形模）才能构建激光较慢测量。　　多点柔性技术早已成熟期应用于在蒙皮的成形与切割成过程中，而激光测量技术以其准确、高效的优势应用于在各种测量领域。

考虑到激光测量技术和多点柔性技术的优势，将2种技术高度融合，同时顾及蒙皮外形划线、简化铣刻形的功能，构成数字化的多点柔性托架激光测量划线系统，构建符合现代飞机蒙皮零件在研制阶段高精度、多品种、短周期的生产拒绝。　　国外一些设备制造商早已考虑到将多点柔性夹具与激光技术构建，例如MTORRES公司顺利发售了柔性夹具三轴同步的五座标激光刻形设备，并顺利应用于在波音、空客系列民用飞机简化铣蒙皮刻形中。由于柔性夹具是三轴同步的，配上五座标数控机床，设备耗资高昂。

　　成飞公司与国内高校合作，展开了飞机蒙皮柔性检测工装的研究，主要使用卡板式夹具因应真空管状的方式，卡板是可以替换的，不具备一定的柔性。但有所不同蒙皮必须配上专用卡板，真空管状的高度必须手工调节，与确实意义的数字化柔性夹具还有一定的距离。　　考虑到蒙皮一般比较平缓，会经常出现平缓变异的情况，可考虑到用单轴柔性托架替换三轴同步柔性托架；用三坐标的数控系统替换五座标数控系统，在符合蒙皮生产精度的条件下明确提出多点柔性托架激光测量划线系统。

　　多点柔性托架激光测量划线系统方案　　1系统基本包含　　多点柔性托架激光测量划线系统由多点柔性托架、工作台与支架、测量头、划线头基本部件构成。　　（1）多点柔性托架。　　多点柔性托架主要用作三维曲面蒙皮的承托与相同。

在工作台上均匀分布布置承托单元，每个承托单元由Q电机驱动。在计算机控制下，按蒙皮理论形状调整每个承托单元的高度，使承托单元顶端构成与蒙皮曲面完全一致的形状。每个承托单元的顶部都另设真空管状，用作相同蒙皮。

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