飞机结构件机械加工柔性夹具系统的应用

◎孙立齐

飞机结构件的种类和数量比较多，构件的加工质量和精度与飞机的应用效果和飞行安全有着密切关系，使用柔性夹具系统进行机械加工能够根据各构件的加工情况和应用性能对其进行柔性管理与控制。夹具是飞机制造生产中不可缺少的机械设备，主要起到固定工件的作用能够保证飞机结构件的加工精度，而且也可以根据实际需要对构件进行检测，确保飞机构件的加工质量。基于此，本文主要对柔性夹具系统在飞机结构件加工制造中的应用进行了探究。

柔性夹具是集气动与液压夹紧功能于一体的新型机械加工设备，在目前飞机制造加工中应用得到了广泛应用，与传统夹具相比其应用优势较为明显，可以降低成本方面的投入同时也可以提高构件的生产效率和加工质量，对于飞机制造业现代化和数字化发展有着积极影响。加强对柔性夹具系统的研究与应用具有一定的必要性，能够推动航空机械行业的进一步发展。

一、飞机结构架机械加工柔性夹具系统

1.结构分类。

（1）组合夹具。

柔性组合夹具一般被称为组合夹具，是最常应用于实际生产中的夹具种类。柔性组合夹具具有模块化、通用度高的特点。通过组合已生产好的不同形状、尺寸、型号的标准零件，使其成为适用于不同生产要求的零件的夹具。一方面，这种夹具可以通过组合形成专用夹具；另一方面，也可通过替换零件的方式组合形成可调节式的夹具。同时，柔性组合夹具还具有可拆卸、重复使用、可清洗的特点。一般情况下，柔性组合夹具的设计、组合时间不大于专有夹具使用时间的1/5，因此应用面受限小且受到广泛好评。

（2）拼装夹具。

相较于组合夹具，拼装夹具的标准化程度较低，数控加工中使用拼装夹具较为普遍。拼装夹具是在已有基础件的基础上，通过与其他通用化的元件拼装形成模块化的夹具。针对不同的产品工件，拼装夹具使用的模块化结构存在较大差别。

2.孔槽分类。

由于表面分网络孔系和槽系，柔性夹具还可以被分为这两类。槽系夹具的定位主要依靠键和槽，孔系则通过孔和销。不同于槽系夹具，孔系夹具具有高精度、易组装的特点。由于孔系夹具可以更好地提供编程原点，其被广泛用在数控机床上。相较于孔系夹具，槽系夹具的优势在于调整性能强，可应用的范围较大。在实际生产中，由于飞机结构件主要为数控的加工方式，因此孔系柔性夹具使用较多。

二、飞机结构件机械加工柔性夹具系统的应用研究

飞机结构件在生产制造中多以数控加工，尤其数控铣削的方式呈现；以摇臂、支座、对接接头等结构件为例，生产精度要求高、零件壁厚薄、结构槽腔多、曲面较多且零件尺寸大，柔性夹具的出现保证了结构件的高效完成，降低了时间和经济成本。

1.柔性夹具系统的应用优点。

柔性夹具是在传统夹具的基础上进行了改进与更新，有些夹具可以进行重复使用所以不需投入较多的成本。而且这类夹具加工系统的应用也可以方便设计和管理工作的开展，改善传统夹具应用过程中存在的不足并提高加工精度，多种类型的构件都可以应用这一系统使得机械加工制造效率得到了显著提升。

（1）精度高。

柔性夹具系统主要是将不同的夹具组合和拼装在一起，使其能够更好的满足飞机结构件的生产加工要求，并保证不同构件的加工精度，与以往应用的夹具相比其加工精度得到了明显提升可以保证各项尺寸参数的精准性。当夹持的方案选用合理时，夹具无论从平面还是三维、水平还是垂直角度的误差均可得到很好的控制。

（2）循环使用。

由于该系统能够根据构件加工需要进行灵活的组装和拼装，所以内部夹具可以进行循环利用，不用时时进行更换。如果在长时间使用过程中某一部位夹具磨损严重时，可通过替换该零件的方式延长柔性夹具的使用寿命。同时由于夹具组合拼装后种类繁多，可满足于多种零部件的加工制造，其通用性能不容小觑。

（3）应用范围广。

柔性夹具系统可以满足飞机各部位构件的生产制造要求，在多个生产工序中得到了广泛运用，所以整体的适用范围比较广可以加强进一步的研究与应用。

2.柔性夹具系统的应用发展。

（1）数字化技术的应用。

柔性夹具在飞机制造业中的应用时间比较短，整体的技术水平还不够成熟而且缺乏较为完善的计算机系统，方案设计工作一般采用手工设计的方法，设计人员一般会根据自己以往的工作经验开展这项工作，没有根据不同类型构件的生产需求对夹具系统进行创新与优化，导致组装结构较为简单无法保证夹具系统的应用效果，而且飞机结构件的数量比较多采用手工设计方法导致设计人员的工作量比较大，无法保证设计效率。这就需要将计算机信息技术应用到柔性夹具系统的构建中，在该系统中将计算机技术作用充分发挥出来辅助设计人员进行夹具组合方案设计，能够进行各类参数的分类检索并做好整理工作，不会出现重复设计的情况，在柔性夹具系统应用中起到了良好的辅助作用，是未来发展中需要重点研究的内容。

（2）自动化发展。

许多企业在生产加工的过程中还是采用人工操作的方式，导致零部件的加工时间比较长从而无法保证机械加工效率，不利于企业经济效益的提升。在当前的发展环境中只有顺应时代的发展形势不断提升装夹工作的自动化水平，并实现与数控机床的协调运作这样才能推动柔性夹具的进一步发展，是后续研究工作开展期间需要重视的内容。

（3）标准化模块化建设。

标准化和模块化是柔性夹具系统在应用和发展期间需要进一步完善的内容，部分柔性夹具在实际应用过程中由于受到多方面因素的影响而无法保证自身的工作状态，这就会影响最终的加工质量和效果，同时也存在各个流程操作不规范的情况导致管理混乱的问题较为常见，所以，要不断提升整个系统的模块化和标准化水平，在实际进行机械加工的过程中可以根据不同类型结构件的实际需要开展设计工作，以此提高结构件加工精度保证整个加工方案的合理性。

结语：柔性夹具系统的应用是飞机结构件生产加工过程中的必然趋势，可以根据整体的结构形式将不同的夹具进行组合与拼装以此实现对构件加工的柔性化管理。而且数字化技术的应用能够进一步提高机械加工的自动化水平并将柔性夹具系统的作用与价值充分体现出来。在应用柔性夹具的过程中还需要对相关系统的构建进行优化与完善，保证系统的规范性与合理性使其能够更好的应用于飞机结构件加工。