飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究
中国计量学院毕业设计论文 飞机蒙皮夹具设计
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中国计量学院毕业设计（论文）
分类号： TP2 UDC： 621
密 级： 公开 学校代码： 10356
中国计量学院 本科毕业设计（论文）
薄壁结构件装配夹具设计与优化
Design and Optimization on assembly fixture of thin walled part
0800101207
中国计量学院
2012年5月
中国计量学院毕业设计（论文）
郑 重 声 明
本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文 中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含他人享有著 作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培 养单位。
43薄壁件飞机蒙皮定位元件设计及三维建模飞机蒙皮的定位元件包括蒙皮的支承座端面定位元件和侧面定位元件其中支承座不仅用于定位薄壁件同时还有其他定位元件需要安装在上面侧面定位元件将安装在支承座的下侧而对于端面定位元件因为整体框的位置在支承座的同一侧所以在整个夹具两端的薄壁件端面定位元件在结构上有所不同其中一端的元件需要避开整体框的位置影响
沈苏艺
二0一2年五月于中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计量学院
中国计量学院毕业设计（论文）
薄壁结构件装配夹具设计与优化 摘要：在机械配套零件中，应用到许多簿壁类零件。这些零件在飞机、汽车等大 型制造业中扮演着举足轻重的角色，在车（机）身的装配中占到了70%以上，汽 车（飞机）覆盖件就是其中重要的薄壁零部件之一。而对薄壁件的装夹工具设计 成为了决定薄壁件加工装配质量和精度的主要因素。 本文首先对薄壁结构组件进行装配工艺设计，再基于工件“3-2-1”定位原 理，设计长2000mm、弧长1537mm、厚3mm的弧形薄壁件（飞机蒙皮）装配夹具结 构，其中包括对薄壁件的分析、定位和夹紧方案设计、夹具结构设计等方面。在 此基础上，应用“N-2-1”原理探究薄板定位最优方案，同时结合个别定位点的 受力和位移误差分析，以此对薄壁件装配夹具进行优化。在结构设计中，主要利 用Solidworks软件进行三维建模；在力学分析上，主要通过Solidworks软件中的 simulation插件进行各定位点的受力和位移误差分析。 总之，飞机蒙皮装配夹具的设计与优化有助于提高蒙皮的装配质量和精度， 具有很强的现实意义。
用于飞机蒙皮成形的可重构多点柔性工装设计
用于飞机蒙皮成形的可重构多点柔性工装设计申望;薛贵军;邹方;张书生【摘要】针对飞机蒙皮等大型薄壁板类零件的外形复杂、曲率变化大、刚度低等特点,设计了可重构多点柔性工装,该柔性工装通过其精确定位和保形功能,可用于蒙皮镜像铣切、蒙皮零件的数控切边等,应用范围十分广泛.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P62-65)【关键词】柔性;可重构;点阵式;定位器【作者】申望;薛贵军;邹方;张书生【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024【正文语种】中文飞机蒙皮是机翼和机身的重要组成部分，直接构成飞机的整体气动外形，要求外形准确、流线光滑和表面无缺陷等，其具有品种多、外形复杂、批量小的特点。
因此，蒙皮零件的制造水平和产品质量直接影响着飞机的气动外形和使用寿命，已经成为衡量一个国家飞机制造能力的重要标志之一。
在传统的生产模式中，蒙皮的生产制造均采用固定实体模具，每块蒙皮在生产过程中均需要专用模具，而且这些固定实体模具尺寸规格大，制造周期长，存放占用场地大，利用率低，飞机外形设计一旦有微小改动，就要重新制作模具。
因此要耗费大量的工时，使整个零件的研制周期延长。
随着数字化制造技术的发展及其在航空企业中越来越广泛的应用，数字化制造技术为提高新一代飞机产品质量，缩短研制周期起到了不可估量的作用。
可重构柔性多点技术便是其中之一，它是利用计算机控制有限的按一定规则排列的可调整的基本体形成所需要的成形曲面，从而替代传统的实体模具实现钣金件生产制造的一种柔性加工技术，特别适合蒙皮零件大尺寸、小曲率的特点，为解决蒙皮制造的突出问题提供了有效途径，是欧美飞机制造业重点发展和应用的前沿技术。
图1为美国沃克公司加工蒙皮时应用的工装[1]。
飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究
［］ Ｊ． 客车技术与研究 ， ０ ，（ ６ ：０ １． ２ ４ ６２ ） １－ ２ ０
第８ 期
李文强等 ： 蒙皮吸盘式柔性工装 系 飞机 统研 究
１７ ５
测量 、 裁边 、 、 钻孔 铣切操作时的支撑与定位。
４控制 系统结构设计
系统能够在 、， ｌ ｚ三个方 向进行调整 ， 、 且各个移动横梁之
【 摘
要】 针对我 国飞机生产制造业传统模式中一种零件一套专用工装的问题 ，采用数 字化柔性
工装技术的方法， 研制了一套柔性工装系统 ， 了多个固定工装。对应用于飞机蒙皮等零件的柔性工 替代 装 系统进行 研 究 ， 系统 通过 电机 带动 立柱 阵列进行 三 维运动 控制 ， 用可调 立柱 阵 列对 蒙皮进 行 定 该 利
（） １柔性工装是 由多点阵运动构成 ， 大多采用 可调整 的移动
集、 处理 和大 量 电机 轴 运 动控 制 。 制方 案 具有 可 扩 展功 能 ， 过 控 通
该总线连接方式解决了大量电机运动控制问题 。 系统的被控对象
由８ ０台交 流伺 服 电机 、 于限 位 、 检 测 及 防撞 保 护 的 １８ 用 零位 ６个
辆 的平顺 性 ， 电控空 可为
参 考文 献
［］ １ 张广世 ， 沈钢． 连接 管路的空气 弹簧动力学模 型［］ 道学报 ， 带有 Ｊ． 铁
橡胶工业，０ ６ １ ）４ ＿ ３ ２ ０ （ １ ：Ｏ ４ ． ［］ ６ 莫荣利 ， 谢建藩 ， 杨军． 汽车空气 弹簧垂 向动态性 能及试验方法探讨
［］ ２ 张广世 ， 郭荣生． 型高度阀特性参数的研究［］ 延迟 Ｊ． 铁道车辆 ，０ ６４ ２ ０ ，４
（ ） １４ ２ ：－ ．
５结束语
飞机蒙皮柔性检测工装的应用
飞机蒙皮柔性检测工装的应用甘忠,蒲理华(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室)许旭东,袁胜(成都飞机工业(集团)有限责任公司)随着国内外航空技术的不断发展，各种军用和民用飞机更新速度加快，为提高飞机的气动性能，对蒙皮件的成形质量提出了很高的要求。
由于飞机蒙皮件普遍具有多品种、小批量以及单件生产的特点，零件检测、配套的工装生产以及产品的快速响应与降低零件制造成本等因素构成了巨大的矛盾。
以模线、样板、表面样件、正反模型等模拟量为制造依据的传统协调方式不再完全满足现代飞机高精度、低成本、短周期的研制需求，以数字量为制造依据的协调方式逐渐成为现代飞机研制的主流。
在此情况下，柔性快速检测技术开始在飞机研制过程中广泛应用，并成为现代飞机研制过程中不可缺少的一环。
由于飞机蒙皮零件通常是具有自由曲面外形的薄壁壳体，外形尺寸复杂，刚度低，会在自身重力的作用下发生变形。
在检验蒙皮零件的外形是否符合理论外形时，需要设计合理的固持装置，补偿零件由于加紧力、自身重力产生的变形，获得零件在自由状态下的外形，为制造协调提供依据。
因此迫切需要建立一种新的蒙皮检测工装来满足飞机零件制造的要求。
针对现代飞机蒙皮零件在试制阶段高精度、低成本、短周期的制造需求，需要研究一种数字化、柔性、低成本、快速生产的检测工装，飞机蒙皮柔性检测工装恰好符合这种具有小批量、低成本、高精度要求的飞机蒙皮件生产的需要。
传统飞机蒙皮检测手段飞机蒙皮从曲面特征上一般分为单曲度蒙皮和双曲度蒙皮，曲面特征不同，所以检测手段也不同。
单曲度蒙皮零件：需要使用样板或者成套的切面样板、塞尺、直尺、模胎，以检验零件的外形与理论外形的符合情况、母线的直线性以及零件的轮廓尺寸。
检验方法是：使样板对准蒙皮的横切面并且测量它们之间的间隙；使直尺和蒙皮纵切面贴合并测量间隙；使蒙皮边缘对准模胎或样板上的切割线。
双曲度蒙皮零件：需要使用模胎、拉型模、检验架、塞尺来检验零件外形与理论外形的符合情况以及零件的轮廓尺寸。
浅谈飞机柔性装配技术
线拟合得出 若壁板 为刚体 ． 则可采用三点定位便可 以满足装 配要求 ． 但是飞机钣金件 刚性查 ， 若要满足装 配要求 ， 必须采用更 多定位点 。 当 定位点足够多时． 原则上壁板外形是 可控 的。多点 阵成型真空吸 附式 万能吸盘柔性工装 系统就是用这种原理制造 的 ． 它带有一组 真空 吸盘 立柱 阵列 ． 模块化 的立柱可 由程序控制 三维移动到任意空 间位置定 位． 形成 与装 配曲面完全符合并均匀分布 的吸附点阵 ， 能精确夹持 和 固定壁板 以便完成 钻孔 、 铆接和铣切等工作 。 当壁板外形发生变化时． 柔性工装的外形和布局能 自 动进行调整 。通过改 变定位 和夹 紧位置 ． 可 以适应不 同零部 件结构和定位夹紧要求 ， 从而降低综合成本 ， 缩 短 工装准备时候和产品研制周期 。 框梁类 的零件 ． 通常刚度 比较大 ， 可借助零件上的 自我特征 ， 比如 孔、 面等 ， 进行 自我定位 ， 进而能简化工装的需求。这便是确定性装配 （ Ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ Ａ ｓ ｓ ｅ ｍ ｂ ｌ ｙ ） 确定性装配式一中无工装夹具 飞机装配技术 ． 也属 于柔性工装范畴。为减少和减少工装 ． 确定性装配使用零件 自我 特征来定位 ． 免去了垫片、 装配后 的返修。 零件刚度从某种意义上来讲 决定 了零件 精度 ． 要借助零件特征进 行定位 ， 就必须有足够 刚度的精 密零件 的支持骨架 ． 理论上讲零件有 了符合精密尺寸 的关键特征就可 以用来互相配合 按照波音公司的定 义． 确定性装配有一下特征 ： ①利 用零件或组件关键特征之间的空间关系 ： ②关键特征在数字化设计 时 进行定义 ： ③关键特征借助于精确的数控机床在适 当的时 间用于零件
科技・ 探索・ 争鸣
飞机壁板装配柔性工装设计与优化技术研究
飞机壁板装配柔性工装设计与优化技术研究摘要：飞机数字化柔性装配技术是一种能适应飞机快速研制、生产、制造低成本化、工装设备模块化及可重组化要求的先进装配技术。
鉴于此，笔者就飞机壁板装配柔性工装设计与优化技术进行相关探讨，仅供参考。
关键词：壁板装配；柔性工装设计；静应力分析1飞机壁板柔性工装结构设计飞机壁板柔性装配工装采用框架结构，框架横梁上有导轨，导轨上装有移动滑块，可调形卡板支架装在移动滑块上，壁板卡板在框架内沿滑动导轨滑动。
卡板可成组拆换，其上装有真空吸盘；移动支架通过数字化控制装置控制沿滑轨移动到对应壁板的相应位置，将壁板卡板锁死固定。
壁板蒙皮采用耳片孔定位，定位器设置在定位条上，定位条针对不同曲率的壁板具有可拆卸更换，不同曲率的壁板配有不同的成组卡板，且卡板上带有壁板夹紧装置，以防止由于真空吸盘故障而造成壁板脱落，吸盘吸附壁板贴合在卡板上，通过数字测量，检查壁板的定位满足工艺需求。
2飞机壁板装配柔性工装柔性化体现壁板装配柔性工装柔性化的具体体现形式在于定位的柔性化、夹紧固持柔性化且一套工装能实现不同型号产品的装配。
第一，该壁板装配工装能够通过更换定位条和壁板卡板实现不同壁板位置的定位和外形的定位，卡板的位置可有控制系统控制伺服电机通过齿轮齿条啮合带动卡板沿框架移动，结合激光跟踪仪等数字化测量技术实现卡板定位支点精确重构调形，实现了壁板的定位有传统的模拟量控制向数字化精确控制的飞机装配制造模式转变；第二，该壁板装配工装不仅可以通过更换不同的卡板，基于DA孔装配工艺来实现不同壁板的装配，也能通过可移动型架的移动实现如翼盒和垂尾等以骨架外形为基准的产品的装配。
首先将壁板采用耳片定位并用外形卡板上的吸盘固定，壁板的外形面与吸盘的定位面贴合，即壁板达到理论外形状态，然后以34骨架外形为基准，将壁板型架沿轨道向骨架外形推进，在推进的过程中，翼盒骨架某些部位将首先接触壁板，这时继续移动壁板工装，这样将导致该处壁板顶向吸盘后推，直至壁板完全与骨架贴合，即使定位达到装配容差要求。
一文看透飞机蒙皮成形术
一文看透飞机蒙皮成形术蒙皮是飞机的重要组成部分，它就像飞机的“皮肤”一样，属于飞机的外形零件。
早期的低速飞机蒙皮是布质的，机身都是用木质结构。
而如今飞机结构上使用最多的是铝合金蒙皮，不过，在未来复合材料将成为飞机蒙皮材料的首选。
早期布质蒙皮飞机现代的全金属飞机波音787飞机采用的复合材料蒙皮蒙皮零件占有色金属钣金件的5%左右。
由于表面直接与气流接触，要求表面光滑、无划伤。
大多的蒙皮机构尺寸大，相对厚度小，刚性差，外形要求准确。
随着飞行速度与载重量的增加，蒙皮的尺寸与厚度也不断加大。
蒙皮需要像皮肤般顺滑按照外形特点，蒙皮可分为单曲度蒙皮、双曲度蒙皮和复杂形状蒙皮3种类型。
单曲度蒙皮：这类零件只在一个方向上有曲度，形状较简单，在飞机的机翼、机身等剖面段上应用较多。
变形属于单纯的弯曲，一般采用压弯和滚弯方法成形。
单曲度蒙皮双曲度蒙皮：这类零件在两个方向上都有曲度。
机身的大部分零件、进气道等都属于双曲度蒙皮。
双曲度蒙皮主要成形方法是拉形。
双曲度蒙皮复杂形状蒙皮：形状不规则，如翼尖、整流包皮、机头罩等。
这类零件多采用落压方法成形。
飞机上复杂形状的蒙皮既然谈到了成形方法，那就介绍下蒙皮成形的工艺方法。
压弯成形压弯成形是在闸压机床上对板材进行弯曲的一种方法，机床附有通用或专用的模具，利用凸凹模将板材逐段弯曲，适合成形单曲度蒙皮和尾翼前缘蒙皮。
压弯成形由上下模组成，上模下行与下模相互作用即可成形。
压弯成形示意图以V形件的压弯为例，简要说明下板料压弯时的变形过程。
板料压弯变形过程（1）自由弯曲阶段。
板料开始弯曲时，板料与上、下模具为三点接触，随着上模的压下，板料弯曲半径不断减小。
（2）接触弯曲阶段。
随着上模的不断压力，板料的弯曲变形程度加大，其弯曲半径和弯曲力臂也在不断减小，直到板料与下模完全接触。
（3）矫正弯曲阶段。
上模继续压下，板料的弯曲程度变大，此时板料和上模为三点接触，与下模是两点接触，其弯曲角度小于下模角度，这是板料由接触弯曲阶段向矫正弯曲过渡的阶段。
航空宇航制造——柔性装配技术
航空制造工程概论报告题目：飞机柔性装配技术学院：机电学院班级：05010703学号：2007姓名：2010年04月27日【摘要】结合我国现阶段飞机装配背景，将国内外装配进行比较，探讨了飞机柔性装配技术的优势与发展前景。
对柔性装配工装，柔性制孔，虚拟装配等进行了分析与研究，报告目前国内外飞机柔性装配技术的现状，以及柔性装配技术在未来飞机制造业中的作用。
关键词：柔性装配技术；柔性装配工装；柔性制孔；虚拟装配。
1 背景飞机装配是飞机制造过程的主要环节。
飞机装配过程就是将大量的飞机零件按图纸、技术要求等进行组合、连接的过程，分为部装(零件→组合件→段件→部件)和总装(各部件→全机身)。
飞机的设计制造难度大，周期长，不仅表现在它的零件数控加工量大，而且表现在它的装配复杂性和难度。
飞机的装配工作量约占整个飞机制造劳动量的40％～50%(一般的机械制造只占20% 左右)。
飞机装配质量和效率取决于飞机机械连接技术，如自动钻铆、干涉连接、高质量紧密制孔、孔挤压强化、电磁铆接等，而装配件准确度受制于装配型架的制造和安装准确度。
迄今为止，装配技术已经历了从手工装配、半机械/ 半自动化装配、机械/自动化装配到柔性装配的发展历程。
飞机柔性装配技术的应用是当前国内外飞机制造业数字化制造的大趋势，能够克服飞机制造模线--样板法在模拟量协调体系下需要大量实物工装且应用单一、制造周期长、费用高等缺点，通过与自动化制孔设备、数控钻铆或自动电磁铆接设备等自动化装备的集成可组成自动化、数字化的柔性装配系统，缩短装配周期，提高和稳定装配质量。
柔性装配技术的范畴很广，涵盖了柔性装配工装、柔性制孔、装配系统、装配（含装配工艺）设计、虚拟装配、装配集成管理、数字化检测、面向柔性装配的设计等技术领域。
2 国内外研究现状目前，国内仍大量采用传统型架进行人工装配，装配的自动化和柔性化水平较低，数字量协调尚未贯穿飞机整个装配过程，面向装配的设计理念还未形成共识。
飞机大型复合材料蒙皮成型探究
飞机大型复合材料蒙皮成型探究摘要：大尺寸复合材料蒙皮相较金属材料会起到较好的减重效果，且明显降低制造成本和简化工艺过程。
随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟，先进复合材料的应用使飞机结构出现轻质化、模块化。
复合材料先进数字化制造技术使大尺寸飞机蒙皮的设计、生产成为可能关键词：设计制造一体化，自动铺带（ATL），预成型大型金属材料蒙皮滚弯、液压及化铣成型，成本高，材料利用率低，工艺过程繁琐。
相较金属材料，复合材料整体铺叠工艺过程简化。
但大尺寸的复合材料蒙皮铺层结构复杂，传统的加工方法，先按下料样板剪裁预浸料，然后画线定位手工铺贴、压实，因此效率低且零件内部质量稳定性差，铺层位置尺寸有偏差。
设计制造一体化（DFM）理念的出现，先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用，很好的解决了大尺寸复合材料蒙皮类零件制造的难题以某民机中央翼盒复合材料蒙皮为研究对象，解析大尺寸复合材料蒙皮的先进制造技术1 蒙皮规格某民机中央翼盒蒙皮按等强度原则，蒙皮斜坡式渐变厚度设计，最大厚度14.803mm，铺层数103，最小厚度5.95mm，铺层数33，面板3360×2850mm。
蒙皮材料选用碳纤维预浸料。
为防电化学腐蚀，蒙皮内、外表面与金属零件贴合处铺贴玻璃布2 蒙皮成型大型复合材料蒙皮整体成型，有3方面的关键技术：工装技术，数字化技术，预成型技术2.1 工装技术工装是复合材料制件的成型基础，工装要保证制件的形位尺寸，又要适应传热、传压的工艺特点。
根据此蒙皮的结构构型，选用隔板式框架殷钢结构工装2.2 数字化技术由于蒙皮有外型面要求，需直接在固化工装上铺贴。
蒙皮是大尺寸且中等曲率零件，适于曲面式自动铺带机（ATL）的应用，采用窄带150mm宽料卷应用FiberSim软件对蒙皮制造仿真设计，生成制造工程信息以及驱动铺层激光投影定位系统、自动下料设备和纤维铺放设备的数据2.2.1 ATL工作原理及与工装校准工作原理：用于自动铺带工艺的预浸料卷放置在铺带机的工作头上。
飞机柔性装配工装设计分析 郦建均
飞机柔性装配工装设计分析郦建均发表时间：2018-04-10T16:13:24.933Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：郦建均[导读] 摘要：现阶段，我国新型飞机装配所需时间较长，需要投入的成本过高，不利于经济效益的提升，需要在飞机柔性装配工装过程中，注重关键技术在实际工作中的应用。
关键技术应用过程中，需要对飞机制造过程以及制造时间实施有效的控制，有效提升新型飞机制造周期，有助于飞机制造质量的提升。
身份证号码：33068119840119xxxx 浙江杭州 310000摘要：现阶段，我国新型飞机装配所需时间较长，需要投入的成本过高，不利于经济效益的提升，需要在飞机柔性装配工装过程中，注重关键技术在实际工作中的应用。
关键技术应用过程中，需要对飞机制造过程以及制造时间实施有效的控制，有效提升新型飞机制造周期，有助于飞机制造质量的提升。
鉴于此，在飞机柔性工装过程中，有必要加强柔性装配工装关键技术的应用，同时不断完善制造模式，才能确保飞机制造企业的经济效益进一步提高。
关键词：飞机；柔性装配；工装设计柔性装配工装技术在国外飞机设计与制造中广泛应用，近年来，引起国内飞机研究人士的关注。
而且柔性装配工装技术能够适应装配环境的变化，具有多种定位功能，该工艺的核心为：在个自由度方向上，确定柔性定位器的行程与布局之间的约束关系。
本文介绍了国内外飞机柔性装配工装设计研究现状，并且具体的分析了设计流程，期望能够产生一定的积极效用。
1 飞机柔性配置工装关键技术1.1 飞机柔性装配工装模块化技术对于飞机柔性装配工装模块化技术的应用而言，相关技术人员不仅要重视柔性工装的模块化单元构成情况，还要对每个模块进行单独的设计，保证不会出现不符合实际制造的情况。
同时，还要对每个模块的功能加以重视，使设计人员在实施设计工作的时候，能够从装配集中挑选出一个模块单元，快速的实施重组设计工作，进而实现装配工装的柔性化。
由此可见，柔性装配工装设计技术是整个技术体系中最为重要的，每个模块单元，不仅可以单独设计，还能与其他模块相互组合，保证了结构的相似性，同时，设计人员还可以根据飞机结构设计需求，对某个模块重点设计，结合通用模块组，对工装整体装配工作进行优化。
蒙皮件铣切吸盘式柔性工装设计
蒙皮件铣切吸盘式柔性工装设计柔性工装设计是指在工业生产过程中，使用能够适应不同形状和尺寸工件的柔性工装，以提高生产效率和产品质量。
对于蒙皮件铣切工艺，吸盘式柔性工装设计是一种常见且有效的解决方案。
在蒙皮件铣切过程中，传统的固定夹具工艺需要根据工件的尺寸和形状设计和制造夹具，成本高，不易适应不同工件的要求。
而吸盘式柔性工装则具有对不同形状和尺寸物体具有较好适应性的优点，适合应用于蒙皮件铣切工艺。
吸盘式柔性工装设计的关键是选择合适的吸盘和吸盘系统，并合理布置吸盘的位置。
吸盘的选择要考虑到工件的材料性质、表面状况和重量等因素。
同时，吸盘系统应该设计合理，具有良好的抽真空能力和稳定性。
在蒙皮件铣切工艺中，吸盘式柔性工装设计可以根据工件的形状和尺寸自由调整，适应不同的工件要求。
可以通过调整吸盘的位置、数量和角度，以及改变吸盘的直径和形状，实现对工件的稳定固定。
同时，由于吸盘与工件直接接触，可以较好地避免对工件表面的损伤。
在吸盘式柔性工装设计中，还可以考虑添加一些辅助装置，如触发传感器和夹持装置等。
触发传感器可以根据工件的形状和尺寸自动调整吸盘的位置和数量，以保证工件的稳定夹持。
夹持装置可以在吸盘失效或者工件形状不稳定时提供额外的固定力，确保工件的加工质量。
总体而言，蒙皮件铣切吸盘式柔性工装设计可以提高生产效率和产品质量，并节约成本。
通过合理的吸盘选择和布置，结合适当的辅助装置，可以实现对工件的稳定固定和精确加工。
在实际应用中，设计师需要根据具体工件的要求和生产工艺的特点，进行合理的柔性工装设计。
同时，应注重吸盘的维护和检修工作，保证吸盘和吸盘系统的良好工作状态。
飞机蒙皮精密成形设备中的减震与隔声技术研究
飞机蒙皮精密成形设备中的减震与隔声技术研究随着航空技术的不断发展，飞机的性能和舒适度要求也不断提高。
在飞机设计和制造中，减震与隔声技术是至关重要的一环，其目的是为了提高飞机的安全性、减少噪音和振动对机身的影响，为乘客提供更加舒适的飞行环境。
本文将对飞机蒙皮精密成形设备中的减震与隔声技术进行研究。
首先，减震技术在飞机蒙皮精密成形设备中的应用是为了减少振动对机身和设备的影响。
在飞机的起飞、降落和飞行过程中，空气动力和发动机的振动会对飞机的结构造成一定的振动力。
在蒙皮精密成形设备中，这种振动力会通过机身传递给设备，导致机身和设备的疲劳和损坏，甚至会影响到成形质量。
因此，通过减震技术来降低振动对机身和设备的影响是十分重要的。
减震技术包括悬挂系统、减震装置和隔振材料等。
悬挂系统通过合理设计和布置减震悬挂点，可以降低振动传递的路径和强度，起到减震的效果。
减震装置则是通过吸收和分散振动能量来减少振动对机身和设备的影响。
隔振材料则可以通过改变振动传递的特性来达到减震的目的。
其次，隔声技术在飞机蒙皮精密成形设备中的应用是为了降低噪音对机身和周围环境的影响。
飞机在起飞、降落和飞行中会产生噪音，这种噪音会对乘客和机组人员的健康和工作环境造成影响。
在飞机蒙皮精密成形设备中，噪音主要来自于空气动力和发动机噪音。
空气动力噪音主要是由于飞机在高速飞行时，空气流经机身和设备产生的噪音。
发动机噪音则是由于发动机燃烧和排气等过程产生的噪音。
为了降低这些噪音对机身和设备的影响，可以采用吸声材料、隔音罩和消音器等隔声措施。
吸声材料可以通过吸收和散射噪音能量来降低噪音的传播和反射，起到隔声的效果。
隔音罩和消音器则可以通过改变噪音传播的路径和方式来降低噪音对机身和设备的影响。
在飞机蒙皮精密成形设备中，减震与隔声技术的研究还面临一些挑战和难题。
首先，飞机的结构和设备的特点都是多样化的，不同的飞机和设备可能需要不同的减震与隔声技术。
因此，研究人员需要根据具体的情况来选择和设计适用的技术措施。
飞机壁板柔性装配系统真空吸盘设计概述
图1 吸盘组件的组成结构
真空吸盘选型
）吸盘直径
吸盘直径计算公式：
真空发生器场合的真空度大致在+60kPa，壁板的重量为，吸盘点阵中吸盘的总数量为25，吸盘垂直吸吊时安全系数要大于或等于8，因此公式中各参数的数值如下：
：吸盘直径（mm）
：真空度 +60 kPa
19.6cm²
真空度要求大于50kPa，使用真空发生器场合的真空度大技术需求中要求每个点受力不得大于50N。
经计算真空度取
用应力表格可以计算许用切应力：
（3）初选旋绕比C=10。
弹簧钢丝直径：
级碳素弹簧钢丝的切变模量
（7）稳定性校核
所以弹簧是稳定的。
图2 气路管线布局
设计了一套应用于飞机壁板装配的真空吸盘，实现了真空
点阵单元在飞机壁板的空间曲面调整，实现了壁板理论外形的
准确形成和精密定位装配。
多点阵真空吸盘式柔性装配工装系
统解决了多年来困扰航空制造业的设计制造周期长、成本高、
工装数量庞大等一系列问题，具备足够的柔性和可重组性，减
少了大量的专用工装，装配效率及质量随之大幅提高，将大力
推进航空制造技术领域数字化、自动化、柔性化的水平。
,屈力刚.飞机壁板真空吸盘式柔性装配工装系统设计
沈阳航空航天大学学报,2014,31(6):36-41.。
蒙皮钣金工件铣切吸盘式柔性工装设计
蒙皮钣金工件铣切吸盘式柔性工装设计作者：赵天洛来源：《中国机械》2013年第24期摘要：本文基于蒙皮钣金工件曲面复杂、种类繁多、刚性差、精度要求高等加工难点，以吸盘式柔性夹持技术研究项目为背景，提出了一套针对蒙皮钣金工件铣切加工的工装设计方案，该柔性工装可以替代原有刚性固定工装，实现对蒙皮钣金工件的柔性装夹。
关键词：蒙皮钣金工件；柔性工装；真空万向吸盘1.引言蒙皮是气动外形的关键组成部分，有形状复杂、种类繁多、曲率变化大、尺寸变化大、刚性差、生产批量小等加工难点。
在飞机蒙皮制造过程中，需对蒙皮毛坯进行净边铣切、预制铆钉孔等二次加工。
我国各大航空集团、汽车制造企业主要采用模线样板与标准样件等传统的模拟加工方法，而加工中使用的辅助刚性工装属专用工装，一套工装只能对应一种工件。
存在制造周期长，投入成本大，适应性差，占用资源多等缺陷，很大程度上影响了蒙皮加工的总效率。
因此，蒙皮钣金工件的工装设计成为整机数字化制造、装配的瓶颈。
为实现钣金件的快速装夹，波音公司及空客公司现阶段使用多点柔性工装，其中由西班牙M-TORRES公司生产制造的多点柔性工装覆盖面较广，主要用于蒙皮薄壁板高速切边和钻铣等加工。
该工装又称TORRESMILL和TORRESTOOL系统，可以满足各种型号飞机钣金件的加工制造，其通用性较强，具有全面推广的趋势。
但国内至今尚无生产此类工装的专业化厂家。
只有中航工业北京航空制造工程研究所正在研制此类产品，但目前还仅仅处在科研样机阶段，设计的成熟度和制造的稳定性方面仍与国外同类产品有一定差距。
基于以上原因，笔者在原有国内外的研究基础上，对薄壁类零件的类型和加工难点进行分析，提出了蒙皮的数字化柔性工装设计：以产品数字化为基础的一套制造辅助工装——辅助工装能够完成二个或二个以上系列产品的工装，实现专用工装的多途任务，提高产品的制造速度和质量，缩短产品辅助工装的设计和制造周期。
柔性工装可以实现大尺寸三维蒙皮工件的柔性支撑与定位，一套柔性工装可以代替无数套固定工装，大幅度减少专用工装和夹具数量，解决原有刚性工装夹紧力分布不均、工件变形大、加工精度低的问题。
飞机蒙皮加工工艺发展分析
飞机蒙皮加工工艺发展分析
高秋阁;辜茂
【期刊名称】《山东工业技术》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】飞机蒙皮是飞机的重要组成部分,是整机气动的主要部件,对飞机稳定性起着至关重要的作用,其生产工艺随着科技的发展在不断的迭代更新。
首先,对飞机蒙皮的制造加工技术做了简要介绍,客观分析各加工技术的优势及劣势:化铣是一种早期的飞机蒙皮加工工艺,它利用化学腐蚀的方法将金属材料腐蚀成所需的形状和厚度;随着数控技术的发展,数铣逐渐成为飞机蒙皮制造的主流工艺;镜像铣是一种先进的数控机床加工技术,可以在蒙皮表面进行高精度的加工。
其次,在顺应时代发展,符合现代智能制造、绿色发展的理念下,分析出化学铣削技术和数控加工技术终将被取消替代。
镜像铣加工技术解决了化学铣削技术和数控加工技术两者之间不可调和的矛盾,该技术符合现代化可持续发展的理念,至今是加工蒙皮结构件的最理想的方法。
最后,做了关于镜像铣加工技术的仿真及现场加工实验,从加工周期、效率和环保方便考虑均优于化铣和数铣加工。
随着科技的不断进步,飞机蒙皮生产工艺将继续发展和改进,以满足更高的精度和效率要求。
【总页数】8页(P120-127)
【作者】高秋阁;辜茂
【作者单位】商丘工学院机械工程学院;成都永峰科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】V26
【相关文献】
1.两种民用飞机金属蒙皮加工工艺对比
2.飞机蒙皮厚度精确加工的最新技术——以数铣替代化铣的绿色加工工艺
3.飞机蒙皮镜像铣切加工工艺策略分析
4.飞机蒙皮加工工艺
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支架床身（X 方向）
出模块、CANOpen 模块组成。5 个梁上的硬件配置相同，耦合器 模块与控制柜内耦合器模块扩展端子连接，实现高速通讯。数字
图 1 机械结构图
量输入、输出模块功能与控制柜内的模块功能相同。CANOpen
No.8
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机械设计与制造
Aug.2012
模块具有强大的协议执行能力，与带有该总线协议接口的伺服电 找；各轴传动比例校正；真空系统的通电测试、抽真空与释放测
辆的平顺性，可为电控空气悬架系统的进一步研究提供理论依据。
橡胶工业，2006（11）：40-43.
参考文献
［6］莫荣利，谢建藩，杨军.汽车空气弹簧垂向动态性能及试验方法探讨
［1］张广世，沈钢.带有连接管路的空气弹簧动力学模型［J］.铁道学报，
［J］.客车技术与研究，2004，6（26）：10-12.
横梁 5
CANOpen
…
图 2 系统硬件结构框图
PC 机采用研华一体化工作站 AWS-8248，该工作站适于在
恶劣的工业环境中应用。一体化工作站是系统的控制核心，是柔
性工装人机界面程序软件的运行平台。
主控 PLC 模块组主要负责系统的整体控制，包括逻辑控制
和伺服电机的控制。及其对移动横梁运动限位、零位输入、真空吸
中图分类号：TH16；TH122 文献标识码：A
1 引言
固定工装在飞机生产制造业大量应用，现有固定工装存在 品种多，数量大，协调关系复杂，生产准备周期长，精度质量差等 重大瓶颈等问题，严重影响了我国各种新机型的生产制造周期及 其产品的质量[1]。随着数字化技术在飞机制造过程中越来越广泛 的应用，柔性工装技术得到了广泛发展。柔性工装可以克服固定 工装的大多缺点，大幅度提高装配生产率，研制可以适合多个不 同型号零件的柔性工装势在必行[2]。 ＊来稿日期：2011-10-16
在研究空气弹簧结构参数和受力关系的基础上，建立空气悬 架车辆的柔性双质量振动模型，应用鲁棒控制策略对空气悬架系统 进行阻尼匹配，经过仿真计算，结果表明，匹配后悬架可明显提高车
2006，44（8）：1-6. ［4］刘增华，李芾，傅茂海.铁道车辆空气弹簧系统最优控制策略及方法研
究［J］.铁道学报，2006，28（1）：26-30. ［5］王进，林达文，彭立群.轨道车辆用空气弹簧的刚度特性试验［J］.世界
盘控制阀的开关、声光报警数字量输入等信号的采集与控制。模
可调立柱（Z 方向）
块组采用德国倍福公司的系列模块，该模块组包括 PLC 模块，数
真空吸盘
字量输入模块，数字量输出模块，耦合器模块等。PLC 模块 CX1020 为高速处理模块，运行速度快并稳定可靠。数字量输入模
块用于从现场级获得二进制控制信号，并把数据以电隔离的信号
第8期
李文强等：飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究
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测量、裁边、钻孔、铣切操作时的支撑与定位。
2 吸盘式柔性工装原理及关键技术
4 控制系统结构设计
系统能够在 X、Y、Z 三个方向进行调整，且各个移动横梁之
Hale Waihona Puke 吸盘式柔性工装由多点阵真空吸盘组成，吸盘在控制程序 间分布较远，电机数量、接近开关数量较多，考虑到整个系统的稳
控制下进行三维移动定位，生成与蒙皮组件曲面完全符合且分布 均匀的吸附点阵，从而精确可靠地定位和夹持蒙皮[3]。当产品外形 发生变化时，吸附点阵布局自动进行数字调整，可以适应不同的 蒙皮组件外形。并以真空吸附装置有效吸附蒙皮，形成柔性夹持 工装定位。
柔性工装系统是一个复杂系统，存在一些关键技术： （1）柔性工装是由多点阵运动构成，大多采用可调整的移动 机构运动形成三维运动，控制移动机构的运动需要大量的电机， 如何保证多轴运动控制及其调形过程之间立柱之间运动路径不 干涉。 （2）柔性工装根据数模自动排布立柱完成所需形状，将零件 放置在该工装上，具有三维几何形状的零件需要真空吸盘进行固 定。真空吸盘如何随不同产品外形进行多角度调整使吸盘上面和 蒙皮曲面相切，及其吸盘能否对产品进行有效吸附，抵御数控机 床的高速铣切运动。
【摘 要】针对我国飞机生产制造业传统模式中一种零件一套专用工装的问题，采用数字化柔性 工装技术的方法，研制了一套柔性工装系统，替代了多个固定工装。对应用于飞机蒙皮等零件的柔性工 装系统进行研究，该系统通过电机带动立柱阵列进行三维运动控制，利用可调立柱阵列对蒙皮进行定 位，采用真空吸盘对蒙皮进行吸附夹紧，最终实现了飞机蒙皮零件的重建、定位和吸附夹紧。最后用激 光跟踪仪对柔性工装系统的运行精度进行检测，结果表明 X、Y、Z 三个方向的定位精度均在±0.1mm 以 内、重复定位精度均在±0.05mm 以内。
形式传输到更高层的自动化单元处理。数字量输出模块用于将数
字量输出以电隔离的信号形式将自动化控制层传输过来的二进
移动横梁（Y 方向）
制控制信号传到设备层的执行机构。耦合器模块是将来自以太网 的传递报文转换为总线信号，与下面的以太网接口与网络相连。
移动横梁上的分站模块组由耦合器模块、数字量输入、数字量输
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文章编号：1001-3997（2012）08-0156-03
机械设计与制造 Machinery Design ＆ Manufacture
飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究
第8期 2012 年 8 月
李文强 1 李 贺 1 段 磊 1 刘纯国 2 隋 阵 2 （1 中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳 110850）（2 吉林大学 辊锻研究所，长春 130022）
现阶段柔性工装技术在飞机制造行业应用前景广阔，如结 构件切削，钣金件蒙皮切边，切割复材构件，飞机装配等领域。目 前国内柔性工装依赖于国外技术，进口价格较高。针对上述问题， 在研究国外柔性工装技术基础上，结合我国飞机蒙皮和壁板类零 组件的加工工艺特点，开发了国内首创具有自主知识产权的吸盘 式柔性夹持工装系统，可以摆脱对国外技术依赖，填补了技术空 白。该柔性工装系统能够进行方便的调整，以适应不同的零组件 柔性夹持固定。可在应用于飞机制造行业中蒙皮、壁板类零组件
PC 机 CATIA & 界面 程序
以太网 主控站 CX1020+底座 IO
横梁 1 横梁 2
CANOpen
…
CANOpen
…
……
调形机构、线性滑轨组成，其 Y 向移动由伺服电机和减速器驱 动，传动方式为齿轮齿条，Z 向移动由伺服电机驱动，可调立柱可 在 Y、Z 方向运动调整立柱的空间位置。通过调整移动横梁、立柱 即可实现该工装在三维空间上的移动。真空吸附系统包括真空 泵、管路及真空吸盘等部件，真空泵用于产生真空的动力装置，所 设计的真空吸盘安装在可调立柱上，并可以在±45°空间上摆动， 可随产品外形进行多角度调整，解决了吸盘上面和蒙皮曲面相切 问题。并通过足够的真空吸附力，使蒙皮在铣切过程之中保持零 件稳定，解决抵御数控机床的高速铣切运动的问题。
司集全数字交流驱动器和交流永磁伺服电机与一体的集成式伺 ADSOCX 控件进行交互访问，解决了数据传递问题，使整个系统
定可靠性和结构简单。故系统采用基于 EtherCAT 与 CAN 总线网 络技术结合的分布式控制方案，EtherCAT 总线具有高达 100Mb/s 的带宽，是速度比较快的总线，CAN 总线协议废除了传统的站地 址编码，而代之以对通信数据块进行编码。理论上可对 127 个节 点进行连接[4]。利用分布式控制方式，可对现场的大量数据进行采 集、处理和大量电机轴运动控制。控制方案具有可扩展功能，通过 该总线连接方式解决了大量电机运动控制问题。系统的被控对象 由 80 台交流伺服电机、用于限位、零位检测及防撞保护的 168 个 接近开关，真空系统以及其它配套保护及控制元件组成。系统需 对上述器件进行整体检测和控制，满足设计要求。
4.1 硬件结构
控制系统硬件选型的原则是确保设备的稳定、可靠和长寿 命运行，确保执行机构具有快速的响应，并且具有友好的人机交 互界面[5]。硬件框图，如图 2 所示。主要由 PC 机、主控站 PLC 模块 组和 5 个分布于移动横梁上的分站模块组、80 台伺服电机及相 应的电源及保护电路等组成。由 PC 机通过总线网络对所有电机 进行位置、速度等控制，从而实现立柱的 X、Y、Z 向数控调整。
关键词：数字化；柔性工装；定位；吸附夹紧 【Abstract】Concerning the problems of one set of special tools for one type component in domestic traditional aircraft manufacturing, a flexible tooling system is developed by adopting digital flexible tooling technology to replace many fixed tools.The flexible tools for aircraft skin are studied, which 3D motion could be controlled through column array driven by motor and the skin could be positioned through ad － justable column array.After that the skin is sucked and clamped by vacuum chuck, in this case the recon－ struct，position and clamp for the aircraft skin is realized.Finally Laser Tracker is applied to inspect the running accuracy of the flexible tool system.The result of experiment indicates that the position accuracy of the system in X，Y，Z axis is ±0.1mm and the repetitive positioning accuracy is within ±0.05mm. Key Words：Digital；Flexible Tools；Locate；Clamp