飞机柔性夹具在飞机装配中的应用与设计

朱永国

摘 要： 飞机零件中机构件是最重要的零件之一，它的特点就是种类繁多，功能上直接影响飞机的性能，本文研究分析飞机结构件柔性夹具设计，利用柔性夹具开发与应用，开发出满足飞机装配的需求，提高飞机的质量和性能。

关键词： 柔性夹具；柔性夹具设计；柔性夹具开发与应用

1.柔性夹具

飞机结构件在加工的时候有数量多、结构复杂、装夹困难的特点，同时替代性比较差，所以在加工中一定要保证质量，例如图1.1的飞机结构件，在加工的时候就需要专用的柔性夹具。

柔性夹具可以实现对飞机结构件进行随意装夹，不论结构件的结构有多复杂，尺寸有多大，它可以适应飞机结构件的加工需求。

飞机结构件柔性夹具需要具有以下几种特点：

（1）快速性，飞机结构件在进行装夹的时候，要保证夹具能快速定位和对零件进行夹紧，保证动作的效率。

（2）稳定性，在对飞机结构件装夹完成之后，零件和夹具本身在受到外力影响的时候，都不会产生移动，保证零件的加工质量和精度；

（3）自动性，柔性夹具在夹持的时候要实现自动化，避免人工进行装夹；

（4）柔性化，能快速适应飞机零件的形状和尺寸，对不同零件都能实现装夹；

（5）智能化，夹具能自动感应刀具，同时还能自动松开工件，实现智能处理。

2.柔性夹具设计

柔性夹具单元简称FFU，它是夹具的模块化单元，主要功能是能够满足夹具快速适应零件的形状和尺寸，根据零件进行快速装夹，模型如图2.1，它是实现柔性夹具快速装夹的主要部件，一般在实际使用的时候，通过多个FFU配合在一起使用。

FFU主要功能为自由移动、自由旋转、自由定位、自由夹紧。

底座是柔性夹具中的支撑系统，在对底座的设计上通过底座长度、宽度、高度、中心螺孔这四个方面进行，在工件切削的时候，切削力和切削范围大的情况下，底座的长度和宽度就需要大，同时零件的尺寸也影响底座的尺寸，但是底座的尺寸也不能太大，这样会影响安装和调整，例如飞机零件的尺寸为200mmx190mm，最终底座的尺寸为600mmx600mm。

支撑座设计，在飞机结构件加工过程中，为了能避免零件吊装时候与底座直接接触，需要在工件和底座之间增加一个支撑座，支撑座要满足对零件的支撑作用，具有一定的刚度和强度。

液压油路设计，在夹具系统中，液压系统是支配FFU进行运动的动力装置，同时还有调整夹具的作用，对液压系统设计时候，一个需要考虑动力，另一个就是考虑液压油路的长度，公式如下：

L=a-40或者L=b-40

式中：L—液压油路总长；

a—底座长度；

b—底座宽度。

3.柔性夹具开发与应用

飞机柔性夹具系统主要是在Catia V5开发平台上进行的，该系统主要是包括飞机结构件装夹面自动识别模块、飞机结构件装夹面特征信息自动获得模块、FFU角度自动调整模块、模拟装夹模块、模拟铣削模块等，图3.1就是开发系统的结构过程。

柔性夹具的应用主要由以下几个方面进行：

（1）纯平面型装夹面的飞机机构件，它是装夹面没有圆弧，只有平面的飞机结构件；

（2）混合型装夹面的飞机机构件，这种飞机结构件是包含圆弧面和平面的；

（3）纯圆弧型装夹面的飞机机构件，这种机构件的形状和结构复杂，没有平面，柔性夹具对这种工价的使用最适用。

结论

提高飞机结构件的制造效率和制造精度是飞机柔性夹具设计目的，在近些年飞机设计中，飞机柔性夹具系统的设计，是配合飞机裝配与制造的基础，要了解飞机柔性夹具单元的工作流程和工作原理，根据夹具的设计原理和方案，设计出满足飞机转配与制造的夹具。

参考文献

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