刘博元

西安明德理工学院 陕西 西安 710124

引言

作为飞行器中的关键零部件，薄壁零件的制造一直是困扰制造企业的难题。薄壁零件的结构复杂，形态多样，且大多是小批量多品种零件，其厚度小，加工过程中容易发生结构变形等特点[1]，因此多年来国内外学者对薄壁零件的制造技术进行了大量研究，鉴于此，本文对飞行器大型薄壁零件的柔性工装技术进行研究，为提升薄壁零件的制造和加工技术提供理论支撑[2]。

1 国内外薄壁零件制造工程现状分析

（1）国外薄壁零件制造工程。美、德、日等国家对薄壁零件的制造研究投入了大量的精力和经费，各类新技术和柔性工装设备被大批量开发出来。其中以美国RI公司制造的柔性机器人最具代表性，此装置已经成功应用于飞机机身零部件的装配工序中，另外，法国Dufieux Industrie公司研制的镜像铣削系统，也已成功应用于蒙皮类零部件的铣削加工过程中[3]。

（2）国内薄壁零件制造工程。国内方面，在个别领域也已取得了一定的研究成果，部分大型零部件制造柔性工装也已得到应用。研究从两个层面出发，一方面科研院校和专业机构，针对柔性工艺开展深入研究，例如吉林大学在前期研究基础上，研制出了各类规格的多点成形装置，并设计了可以成功在CAD系统中计算冲头接触点的有效算法，大幅提升了设备的制造效率。企业研究注重实用性，大多是从企业加工零件的自身特点出发，研制出了可适应企业大批量生产零件的，相比于科研机构，其实用性较强，但普适性较差。

2 大型薄壁零件制造柔性工装技术

大型薄壁零件制造主要分为三个阶段，一是结构设计，二是加工过程控制，三是零件装配。并且大多数航空类零件，是钛合金材料，其切削性能比较差，是最难加工的材料之一。加工和装配过程中，需要的工件材料、设备、刀具、工装夹具、切削工艺参数、装配工艺均是影响大型薄壁零件质量问题的要素。然而经过大量加工和装配经验分析可知，刀具和工装的联动性，装配的柔性，变形的控制技术是影响薄壁类零件的最三个主要因素[4]。

（1）新型工装系统。新型工装系统的核心技术是借助机床和工装间的信息传递，实现刀具运动轨迹的实时控制和矫正。简单来讲，借助多点柔性工装技术中的传感器技术，可以检测工装不同部位的受力值，随后将值传递至计算机的分析模块，分析结果传递至指令模块后，指令模块会发出指令指挥机器人做出运动，实现对不同工装部件运动方式的调整，使得加工系统中实时处于最佳运动状态。

（2）智能预测成形技术。回弹问题一直是薄壁类零件加工过程中的遇到的重要问题之一，此类问题严重影响了薄壁零件的制造效率，也是实际生产过程中工艺设计和生产一线人员时常遇到的难题。国内很早便建立了专业研究团队，开展大量技术类攻关工作，研究了基于智能技术的成形预测技术，这一技术可以有效解决薄壁类零件的回弹现象。在国内某电子类关键零件制造企业，已经将智能化闭环预测成形技术应用于实际生产过程中，且已经将数学模型、人工智能结合起来，并对生产过程中的回弹值进行实时预判，达到精准控制的目的。实验验证结果表明，此种方法可以有效解决回弹带来的问题，从而提高了成形的精度和最终产品的质量。

（3）自动化柔性装配技术。上述两种装配技术主要面向薄壁类零件的加工过程中，然而在薄壁零件的装配过程中，国内大多数企业仍然采用人工装配方法。人工装配有两个缺点，一是装配质量不稳定，二是装配效率不高。加之一线装配工人的工作压力较大，整个行业的健康稳定程度较差。基于此，国内某些研究部门进行了大量工程类实验，研究出了基于数字化和自动化技术的柔性装配技术，发明了自动化装配装置。此项技术奖数字化和柔性装配技术柔和在一起，为行业发展提供了一条新道路。在此种技术之上，结合柔性物流技术，还可以对生产过程中大型薄壁类零件的变形问题进行有效解决，和基于智能机器人的自动化装配系统结合，可有效提升薄壁类零件制造过程的柔性化和自动化。基于罪行的数字化技术，可以最大程度的保障生产过程中装配施工建设的质量，提升薄壁类零件的商业价值和社会效益，推进行业的快速发展。

除以上技术以外，对于刀具材料的选择、工艺参数的选择等问题也是国内外学者的研究重点，各大高校已经研究出了基于知识推理技术的薄壁类零件加工过程中的刀具选择、工艺参数选择系统，通过系统的使用，为工艺设计人员在进行工艺设计时，可根据薄壁类零件的材料类型、各类热学属性、力学属性，形成问题，然后借助知识库自动形成薄壁类零件的加工工艺，为工艺设计人员进行工艺设计提供决策知识支持。同时，为加工钛合金等材料，近年来各大高校已经逐步开展刀具表面薄膜生长技术研究，如金刚石薄膜技术便得到了广泛研究，也为柔性装配技术提供了很好的支撑。

3 结束语

随着人们对生活质量的提升，航空航天技术的不断发展，飞机出行已成为居民出行的首选，大型薄壁类零件的制造技术研究成为热点。近年来国内外在装配、加工和设计等方面开展了广泛研究，在刀具、材料等方面的研究也在开展。未来研究高效率、高质量、低变形的装配技术是趋势，智能化和信息技术必将在未来的柔性工装研究技术中占据主导地位。