基于坐标系转换的工装夹具调装技术研究

2018-11-06孔令帅

中小企业管理与科技 2018年11期

孔令帅

（中航飞机股份有限公司，西安710089）

1 坐标系转换的工装夹具调装分析

1.1 坐标系转换下的工装夹具典型调装方式分析

在科学技术发展的新形势下，坐标系转换下的工装夹具精度得到了明显的提升[1]。与此同时，坐标系转换下，工装夹具典型吊装方式应用了数字化测量和三维测量软件，在一定程度上提高了测量系统的方便性，为工装夹具调装方式的变革奠定了坚实的基础。现阶段，在飞机工装夹具调装中，数字化测量和三维测量软件等，已经成为关键的构成部分，并在各领域都得到了广泛的应用。如图1所示为数字化测量设备的具体应用，能够看出其在工装夹具制造厂和维修厂等，均有所应用。

图1 数字化测量设备的具体应用

此外，飞机工装夹具的典型调装流程，对于提高夹具工件的精度具有重要的影响。如图2所示为坐标系转换下的工装夹具典型调装流程，根据图2可以了解到，数字化测量设备中所应用的空间点或是坐标，都具有一定的特征，并通过坐标特征的形式，实现对工装夹具相关信息的运算和传输，将重要的信息记录在测量软件中。同时，通过对工装夹具坐标系的建立，获取需要调整的坐标值，并根据对当前坐标值与需要设计的坐标值进行调整，计算出坐标轴的偏差。

图2 坐标系转换下的工装夹具典型调装流程

1.2 坐标系转换下的工装夹具调装差异性分析

在飞机工装夹具调装过程中，为了能够充分提高飞机工装夹具调装的安全性和准确性，需要加强对坐标系转换下工装夹具调装存在的差异。通常情况下，飞机工装夹具工件在设计时，会在定位元件上预留工艺补偿量。在飞机工装夹具调装调整过程中，对预留的工艺补偿量进行改变，由此有效实现对工件装配质量的保障。如图3所示为飞机工装夹具定位件的工艺补偿与调整，根据图3能够了解到定位件调整方向的差异性与工装夹具的复杂性有密切关系。

图3 飞机工装夹具定位件的工艺补偿与调整

2 飞机机床夹具调装技术应用时应考虑的问题

2.1 定位误差及工件的加工精度分析

在飞机生产制造过程中，通过对机床夹具调装技术的了解，在技术应用时注意定位误差及精度问题，是尤为必要的。通常情况下，定位误差并不是始终存在的。其在飞机机床夹具调装中，通常是针对某批夹具工件来说的。在判定其是否存在定位误差时，也通常是将与工件定位存在相关性的误差，称之为定位误差。定位误差的产生，是由于飞机夹具工件在加工期间因外在因素，产生的基准位移、基准不重合等现象。一般来说，为了确保夹具工件的加工尺寸大小和表面粗糙度，能够与飞机零件相适应，对定位误差进行了相应的规定。在对飞机夹具工件定位误差分析时，其与定位方式具有较大的关系。在飞机夹具工件平面定位时，基准、转角等各种类型的误差都可能出现。因此，可以通过提高对基准重合度的重视，提高精准度等方式，减少定位误差。此外，在飞机机床夹具调装技术应用期间，要充分关注加工精度问题。在夹具中的工件加工精度，与工件的各种误差有密切的关系。若各种类型的误差较多，将会在一定程度上影响工件的精度。所以，在提高飞机机床夹具工件加工精度时，可以通过明确基准重合原则和选择合理加工方法等，有效将各种类型的误差控制在规定范围之内。

2.2 欠定位和过定位分析

在飞机机床夹具调装过程中，需要对工件进行合理的定位。而在对工件进行定位前，可以将工件当作是任何自由的物体。飞机在夹具调装工件在定位时，通常为了定位方便将其分解成空间直角坐标系，该坐标系共计有六个自由体，包括三个移动自由体和三个转动自由体。根据飞机制造工艺的实际需求，合理的限制六个自由体。比如，若要保证工件在飞机机床夹具中处于唯一的位置，则应根据此种现象将夹具的六个自由体进行限制，通常仅采用一个支撑点和一个自由度。在此种加工要求下，飞机机床夹具调装工件应得到比较合理的限制。若是工件未根据其调装需求，对应该被限制自由度进行限制，则将其称之为欠定位。欠定位的存在，将会极大程度上影响飞机机床夹具工件的正确位置。此外，若飞机机床夹具工件的某个自由度被重复性的限制，则将其称之为过定位。在飞机机床夹具工件调装工程中，一般不会出现过定位的现象。若出现过定位现象时，将无法保证工件定位的位置，引发更为严重的错误。在此种形势下，飞机机床夹具工件的尺寸精度和表面粗糙度均无法得到有效的控制。因此，在飞机机床夹具调装技术应用时，也要考虑欠定位和过定位情况。

3 坐标系转换的工装夹具智能化和自动化研究

在飞机机床夹具调装技术应用中，借助坐标系的转换，提高工装夹具的智能化与自动化水平，是比较重要的。近年来，伴随着科学技术的不断更新和发展，我国操作夹具的体力劳动工作和劳动力日益减少。在此新的发展形势下，飞机机床工装夹具向自动化方向发展，不仅是当前飞机制造生产的需求，同时也是未来飞机工装夹具发展的必然趋势。尤其是在飞机数控机床和加工中心，通过坐标系转换下的工装夹具智能研究和应用，将过去分散的加工工序实现集中化处理，从而提高飞机机床夹具调装工件的精度。从坐标系转换的工装夹具智能化和自动化角度，为日后提高飞机生产制造的安全性，提供有力保障。