多点柔性托架激光测量划线系统的应用

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1、多点柔性托架激光测量划线系统的应用ApplicationofMeasure--ScoreSystemWithMulti·-PointFlexibleBracket成都飞机工业(集团)有限责任公司李光俊许旭东陈妍君吉林大学辊锻工艺研究所李明哲李光俊成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部主任工艺师．研究员级高级工程师．主要从事飞机钣金．导管零件数字化制造技术研究。长期以来，飞机蒙皮零件制造主要采用刚性模具成形。虽然一项蒙皮零件需要配置一套刚性拉形模，而且拉形模的设计、制造、试模费力费时，但是该方法满足了现代飞机生产过程中生产效率高、质量一致性好的

2、要求，在飞机蒙皮零件批量生产中应用广泛⋯。随着计算机技术的飞速发展，三32航空制造技术·2010年第7期多点柔性托架激光测量划线系统的初步应用，实现了飞机蒙皮零件的三维型面激光快速测量、显示误差云图，并根据理论数模，在蒙皮表面准确划出修切轮廓线。满足了工程化应用的要求。多点柔性托架激光测量划线系统已经逐步从实验室走向工程化应用，并与多点柔性模具、多点柔性夹具一起使蒙皮数字化柔性制造成为可能。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，各种军用和民用飞机试制速度加快、周期更短、制造精度要求更高。特别是在新机研制阶段，飞机设计处于反复

3、叠代、不断优化的过程中，飞机蒙皮零件普遍呈现多品种、单件(1—3件)生产的趋势。在此情况下，采用刚性模具成形蒙皮的工艺方法已经无法满足现代飞机蒙皮零件在研制阶段高精度、多品种、短周期的的制造需求，飞机蒙皮的柔性数字化成形、切割技术开始在飞机研制过程中应用，并提高了蒙皮制造精度，缩短了生产周期，成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制造的典型代表。2002年，美国CvriiBath公司研制了用于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

4、用于飞机机身与机翼蒙皮的制造【2】。近年来，北京航空制造工程研究所、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开展了系列研究，完成了多点柔性模具的研制T作，用多点柔性模具代替传统的刚性模具进行了典型蒙皮的数字化拉形，解决了蒙皮成形过程中参数优化的问题，实现了工程化应用13-61。2多点柔性夹具切割技术为了，满足蒙皮零件工艺性和加工要求，国外技术人员十分关注可重复配置、可调整夹具的研究和开发工作，重点考虑如何将柔性夹具与五坐标数控机床实现高度集成，最大限度提高生产效率。国外柔性夹具与五坐标数控机床已实现高度融合，柔性夹具已实

5、现真正意义的三轴联动f7l。国内高校、研究所则重点进行独立式柔性夹持工装系统的研制，并在五坐标数控机床上完成了典型工艺试验件的加T18-91。3多点柔性托架检测技术飞机蒙皮零件一般尺寸比较大、刚性弱，采用传统三坐标测量效率太低；采用手持式激光测量臂则测量范嗣有限。效率也不高。蒙皮零件装配后虽然可采用高效、快速的激光雷达测量设备进行外形测量llo】，但零件成形时仍然需要配套支撑夹具(如拉形模)才能实现激光快速测量。多点柔性技术已经成熟应用在蒙皮的成形与切割过程中，而激光测量技术以其精确、高效的优势应用在各种测量领域。考虑激光测量技术和多点柔性技术的

6、优势，将2种技术高度融合，同时兼顾蒙皮外形划线、化铣刻形的功能，组成数字化的多点柔性托架激光测量划线系统，实现满足现代飞机蒙皮零件在研制阶段高精度、多品种、短周期的制造要求。国外一些设备制造商已经考虑将多点柔性夹具与激光技术集成，例如MTORRES公司成功推出了柔性夹具三轴联动的五坐标激光刻形设备，并成功应用在波音、空客系列民用飞机化铣蒙皮刻形中””。由于柔性夹具是三轴联动的，再配五坐标数控机床，设备造价不菲。成飞公司与国内高校合作，进行了飞机蒙皮柔性检测工装的研究，主要采用卡板式夹具配合真空吸盘的方式，卡板是可以更换的，具备一定的柔性。但不同蒙

7、皮需要配专用卡板，真空吸盘的高度需要手工调节，与真正意义的数字化柔性夹具还有一定的距离1121。考虑蒙皮一般相对平坦，不会出现陡峭突变的情况，可考虑用单轴柔性托架代替三轴联动柔性托架；用三坐标的数控系统代替五坐标数控系统，在满足蒙皮制造精度的条件下提出多点柔性托架激光测量划线系统。图1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系统基本构成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、划线头基本部件组成，如图l所示。(1)多点柔性托架。多点柔性托架主要用于三维曲面蒙皮的支撑与同定。在工作台上均匀布置支撑单元，

8、每个支撑单元由步进电机驱动。在计算机控制下，按蒙皮理论形状调整每个支撑单元的高度，使支撑单元顶端形成与蒙皮曲面一致的形状。每个支撑单元的