1、柔 性 工 装 国内 外 现 状 分析 胡永立 温煜 杨秋实 机 科 发展 科 技股 份 有限 公 司 北 京 机械 工 业自 动 化研 究所 摘 要： 柔性工装技术是现代飞机、 船舶等装配工艺中常用的技术类型, 具有较高的应用 价值, 可有效改善一些大型装配工艺中零件多、 工艺复杂的问题, 对推动行业发 展具有十分积极的作用。 故此, 文章对柔性工装展开研究, 分析国内外柔性工装 的现状, 旨在明确具体柔性工装的价值与意义, 为相关大型装配工艺的发展与 完善奠定基础。 关键词 ： 柔性工装; 结构优化; 仿真测试; 柔性支撑; 作 者简 介： 胡永立 (1984-) , 男, 河北保定人,
2、民族:满;职称:工程师, 学历: 本科, 研究方向为测控技术与仪表控制。 基 金： 高档数控机床与 基础制造装备项目 (04 专项) 资助:大型船舶曲面分段流 水线关键工艺装备 (2013ZX04003041) 现阶段, 国内大型设备的装配工艺较为复杂, 且耗时较长。 而且, 受到诸多因素 的干扰, 可导致装配工艺的质量受到影响, 甚至装配和对接的精确度无法得到 保障, 诱发隐患。 尤其是飞机、 船舶 等的装配, 如果精度无法得到保障, 就会造 成重大安全事故的发生。 基于此, 本文对柔性工装展开研究, 分析柔性工装相关 概念及定理, 研究国内外柔性工装的应用和发展趋势等内容, 详细如下。 一
3、、柔性工装关概念及原理研究 ( 一) 柔性 工装概 念 柔性工装是指基于弹性体曲面柔性定位技术实现零件的生产或组装, 并在计算 机支持下, 将柔性控制单元作为平台, 借助调整、 控制等手段来动态生产所需的 工装定位, 其可适应多种研发和生产制造要求技术和装配。 柔性工装系统主要是 由定位夹持机构, 控制系统、 动力系统几个部分构成, 可免除设计和制造中的固定型架、夹具等, 能够全面降低工装制造成本, 达到缩减工装准备周期的目的, 推动装配生产的效率。 柔性工装是在相关关键技术的支持下完成, 如下为具体柔性工装关键技术: (1) 模块化技术。 具备独立的设计单元模块, 任意一个的模块单元, 均符
4、合装配 实际的功能需求。 (2) 结构优化设计技术。 可实现工装结构的优化, 确保装配工作在规定时间内高 效完成, 并增强结构强度与稳定性, 综合提升工装质量。 (3) 仿真测试技术。 针对复杂结构装配, 可借助零件的仿真分析, 对其具体的强 度、昂度等展开分析, 确保实际装配的正确性。 (4) 控制技术。借助数控系统, 可综合提升装配精确度, 并能实现自动化调节, 确保单元结构发展。 ( 二) 柔性 工装柔 性定位 原理 柔性定位的原理是基于多点技术, 其是由日本学者提出, 并由国内吉林大学李 哲明对其进一步深入研究, 并提出“多点形成 ”方法。 多点形成的基本构想是将 传统整体式模具替换为
5、由多个高度可调的基本体组成可变化离散曲面形成 “柔 性多点模具 ”。 这样, 则能够实现形状变换, 目标曲面调整、 模具型面。 该项技 术具有较高的应用价值, 广泛用于高铁、 建筑、 医学等领域。 如下图 1 所示, 为 具体的多点成形技术的原理图。 图1 多点成形技术的原理图 下载原图 此外, 多点柔性支撑方法是建立在 “多点技术 ”的基础上, 其将传统支撑方法 替换为多点柔性支撑方法。 其主要思想是将传统支撑工装的整体支撑面离散为多 个支撑点, 并完成对具体部件支撑站位的拟合。 这一过程中, 每个离散支撑点均 为独立可调的, 且其均可以理解为单个柔性支撑装置, 可组成多点柔性支撑列 阵。
6、二、柔性工装国外现状研究 国外的柔性工装技术起步较早, 且已经取得了一定的成就, 尤其是在重构性、 可 调整支撑工装的研究和开发中, 一些新技术逐渐被应用, 如液压技术、 数控技术 等, 为柔性工装技术水平的综合提升奠定基础。 国外对柔性工装的应用已经十分 普遍, 已经运用到航空制造、汽车生产等领域, 并取得了客观的成就。 分析国外的柔性工装研究成果, 美国的Rohr Industries 结合柔性定位原理, 研 制开发了柔性机器人工作单元, 在飞机装配领域中得到了有效的应用, 可顺利 完成机身的组装, 保障精度和效率。 英国的 Electroimpact 公司为满足空客飞机 机翼的制造, 进
7、一步展开对柔性工装技术的 研究, 并开发了大型柔性工装系统。 德国Horst Witte Geratebau 公司对柔性工装的研究也取得了一定的成效, 其研 究出基于框架结构的模块工装系统, 具有较高的实践应用价值。 国外在研究柔性 工装同时, 对多点阵柔性工装系统研究也更为深入, 并广泛的用于航空产品加 工和装备中。如西班牙、美国等均取得了一定的成就。 由此可见, 国外对柔性工装的研究较深, 也较为成熟, 具有较高的自动化程度, 可保障柔性工装的精确度和效率, 运用模块化设计方式, 确保其可重构性。 三、结束语 本文研究分析柔性工装技术, 分析其具体概念、 关键技术、 相关原理 等内容, 并
8、 分别对国内外的柔性工装现状展开分析, 明确国内外的技术差距, 并分析具体 国内柔性工装的发展趋势, 推动船舶、 航空航天行业的发展, 逐渐缩减与国外差 距, 推动国内技术水平的综合提升。 参考文献 1 李西宁, 徐健, 王 仲奇, 等. 柔性工装综合实施效能评价指标体系构建方法 J. 航空制造技术, 2015, 479 (10) :56-59. 2 王建华, 欧阳佳, 陈文亮.飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势J.航空 制造技术, 2013, 437 (17) :49-52. 3 孙建.飞机柔性装配 工装关键技术及发展趋势分析J.科技创新与应用, 2016 (27) :162-162. 4 孙晓光.飞机柔性装 配工装关键技术及发展趋势分析J.技术与市场, 2017, 24 (9) :192-192.
