面向数字化装配的大型蒙皮精确成形技术.pdf

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1、面向数字化装配的大型蒙皮精确成形技术冰PreciseFormingTechnologyofLargeSl【ininAircraftDigitalAssembly西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室中航工业陕西飞机工业(集团)有限飞公司工艺处李西宁副教授，博士．研究方向为装配与连接技术、板料成形技术．主持和参加“863”计划、国防基础科研．科技支撑计划等项目10余项。飞机蒙皮类零件广泛用于机翼和机身部件中，其外形复杂多样，结构尺寸大，单机零件数量占整个钣金零件的30％左右⋯。蒙皮是构成飞机气动力外形的重要部件，其制造不+国家科技支撑计划课题(20llBA

2、Fl380l和20J1BAFl3807)资助。李西宁仝梦佳郭飞燕王仲奇李玉华马运辉大型蒙皮精确成形技术研究可为我国飞机蒙皮装配实现精确装配、无余量装配提供参考，为实现大型蒙皮的数字化生产提供依据。随着对蒙皮精确成形技术的不断深入研究，我国将会大力推进国内飞机蒙皮制造的数字化、精准化、柔性化水平，促进当代飞机新型制造模式的变革。DOI：10．16080／i．issnl671．833x．2015．0I／02．08l仅有外形准确度和机械性能指标的要求，也有表面质量的严格要求。在现阶段的蒙皮拉形生产过程中，蒙皮零件通常留有较大的加工余量，生产效率低；拉形工装质量大、工作

3、型面表面质量较差，大部分蒙皮拉形工装都超重无法采用三坐标测量机检测，只能采用外形样板测量，测量精度与效率较低；在蒙皮拉形过程中，缺乏必要的过程模拟与参数设置，回弹变形较大，且拉形过程中蒙皮零件表面质量的保护缺乏必要措施；传统的实体模具进行蒙皮拉形后，在实体模具上对蒙皮进行切边处理，工作效率、蒙皮精度已经不能满足先进飞机的制造需求。飞机蒙皮数字化制造技术是集CADT艺设计、CAE仿真优化、可重构柔性工装、CAM切边和化铣刻线为一体的综合集成技术，是～种典型的基于数字量传递的飞机钣金制造工艺，是工艺数字化和工装数字化紧密结合的蒙皮数字化生产模式【2l。该技术的不断深

4、入研究将大力推进国内飞机蒙皮制造的数字化、精准化、柔性化水平。蒙皮精确成形技术蒙皮精确成形是以零件数学模型为基础，通过拉形模具的数字化设计与制造、型面补偿，对拉形、切边过程的基础工艺参数的研究，完成蒙皮零件拉形过程的数值模拟分析和工艺设计；通过先进的检测技术完成蒙皮的数控拉伸精确成形；借助数控切割指令完成蒙皮零件的数字化2015年第1／2期·航牵制造技术8l立体切割和交付使用。无余量装配是通过充分协调零件之间关系和合理分配容差来实现装配前不留余量的装配方法，以满足包括几何形状准确度、尺寸精度和互换性要求等装配准确度要求。借助上述技术，从蒙皮下料、拉形、钻孑L切边

5、到数字化测量，蒙皮精确成形过程如图1所示。量【6l。英国巴斯大学LIMA试验室对激光跟踪仪与iGPS测量系统的测量精度和误差源进行了研究，并对它在飞机装配过程中的应用方法和形式进行了深入探讨17l。2国内发展状况相比而言，国内在飞机大部件蒙皮精确成形与无余量装配方面的技术尚处于起步阶段。吉林大学通过图1蒙皮精确成形流程国内外发展状况1国外发展状况自20世纪90年代初期开始，国外企业开发的柔性工装已被波音、空客、麦道等飞机制造商用于蒙皮、壁板、舱门、机翼等零件的加工制造过程以及飞机数字化柔性装配pl，极大地提高了生产效率和加工质量。Bursi等H1对飞机机身和机翼

6、蒙皮工件板材拉形过程中的安装、夹紧、拉伸和回弹的整个过程进行了数值模拟预测成形过程中出现的拉裂缺陷、表面缺陷和成形后的回弹量，为确定和优化成形参数提供了参考。Chou等陋1分析了几种应用在u形槽弯曲工艺中减小回弹的技术，对成形结果进行优化分析，得到工艺过程中的最优成形参数。美国CAN制造公司生产了POGO柔性工装，对波音747机身壁板进行了切边钻孔和测82航空制造技术·2015年第1／2期对支承柔性夹具的研究和试验，成功研制出蒙皮展型专用多点支撑柔性装置

7、R】，如图2所示。北京航空制造T程研究所针对飞机薄壁件制造的需求，对柔性工装的关键技术进行了研究，并开发出用

8、于飞机蒙皮和壁板切割加工的柔性工装系统。清华大学深入研究了以柔性途径实现“先成形后加工”工艺的有关方法和实现技术，开发出用于飞行器大型薄壁件切削加工的智能柔性工装系统

9、91，如图3所示。伍惠”01围绕飞机蒙皮零件制造过程中如何确保表面质量和外形准确度，分析了大型双曲度蒙皮零件数图2多点浮动式柔性支撑装置图3智能柔性工装系统字化精确成形的技术解决途径和需要突破的关键技术。刘垒等⋯】利用有限元分析对飞机前缘蒙皮拉形工艺参数优化，利用ASSFCAEFET600软件生成数控代码，进行生产性试验及测量分析，获得了合格的零件。胡福文等1121基于几何约束关系实现了柔性工装对

10、曲面零件的虚拟装夹，精确