柔性工装的结构设计与应用研究

2012-03-12周华锋张娟秦秀秀姚红梅

中国新技术新产品 2012年15期

周华锋张娟秦秀秀姚红梅

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳 110043）

1 概述

我们提到的柔性工装结构设计从实用角度看包含三方面内容：一是工装元件能够灵活重组，元件、组件、合件能够重复分解和有机拼装，实际应用中实现预定的功能，重组后实现特定结构的柔性化；二是柔性工装的结构设计，这里引进模块化设计理念，需要预先建立数据库包括标准建库、模块元件库、单元模块库，利用设计软件根据实际用途灵活快速组装设计，完成柔性工装的图纸预设计，可以在产品本工序未加工前实现工装按计划组装；三是工装在设备之间的换装，要实现柔性快速换装，这就要求在设备上增加快换接口，达到同一工装能够快速在不同设备之间换装，不同工装在同一设备上实现快换，以达到换装的柔性化，这就需要进一步研究被加工零件与工装之间快速定位夹紧与换装。

2 柔性工装的结构设计研究

2.1 柔性工装结构设计的概念

我们提到的柔性工装结构是由标准件、基础件、合件、功能组件、单元模块等按照特定功能拼装而成，能够满足工艺要求，并能快速拆分重组的工装结构。要求元件具有很好的互换性和较高的精度及耐磨性，可以根据机床工作台的尺寸和不同零件的加工要求，选用所需要的元件、功能组件组装成各种工装结构，组装灵活方便，适应范围广。

2.2 柔性工装结构设计方法

近年来，高科技的普及和专业软件的开发，虚拟装配的应用，为柔性工装结构设计、数据管理提供优越的条件。为此我们研究柔性工装结构设计。从2005年开始我们应用在UG平台上开发的组合工装结构设计kbe系统（西安易博开发）。它以UG系统为平台并与UG实现无缝集成。既可由用户选择系统提供的标准件、组件来进行虚拟装配，也可用系统提供的知识库（kbe）功能进行智能化选择标准件和组件进行虚拟装配（采用保定向阳厂生产的槽系中系列组合夹具元件）。

3 柔性工装的模块化结构设计研究与探索

近年来，我们研究模块化设计，把组合工装结构设计思路用于专用工装结构设计，以提高设计速度和准确性，为以后的工装专业化设计、制造打好基础。因此，我们同样需要建立模块库，作为模块化设计的基础。

如何建立模块库，建成一个什么样子，什么样的要素可以作为模块，需要我们认真研究。

研究表明，在工装典型结构中，能够实现特定功能，并且应用过程中拓扑结构相对固定的组合或单元体称为模块。我们需要筛选不同种类工装结构，找出常用的典型结构，进一步拆分单元体，按照模块定义找出能够称为模块的部分，经专家论证后作为模块结构。将这些模块归类、参数化建模，并制定模块分类和命名原则，按照工装专业建库，将参数化模块模型分类入库，添加属性和预览图。

工装模块化程度提高，亦给工装制造带来方便，如果工装制造部门预先准备部分模块元件，工装制造时，如果直接能够应用的省去制造时间，能够实现快速反应，节省成本。

4 工装与设备的柔性快速换装

研究柔性工装的结构设计方法，我们采用了基于UG平台的kbe设计工具及基于UG的工装模块化设计系统，组合工装结构制造采用标准件、元件、组件实现结构拼装；模块化工装制造，是在模块元件、单元模块实现高度系列化、标准化、通用化的前提下，已经储备足够数量的库存情况下采用标准件、模块元件、单元模块进行拼装；工装的结构设计与制造实现快捷方便，我们进一步需要研究工装实际应用过程中与设备的快速换装问题。

对于工装与设备的柔性快速换装，我们需要在设备平台上设置快换接口，经研究试验，2005年到2008年间我们引进瑞典的system3R“零点定位系统”。

换装的思路是，将基准平台安装在设备工作台面上，拉直其中两定位孔，将其固定在设备工作台上作为设备附加工作台，找正基准孔位置并存储其位置坐标值，找正基准平台顶面高度坐标并存储，利用基准平台上开设的100±0.005mm的矩阵孔，使基准平台上任何一定位孔坐标已知；在工装底座上对应位置仅需加工对应两孔，每次将工装安装在基准平台对应位置上，通过计算就能很快知道工装按安装的具体位置，不用打表找正，方便快捷，重复定位精度高。

对于组合夹具基础板要求定制两个或多个定位孔，以满足工装快速换装。