自动制孔技术在某飞机装配中的运用探究

张金星

摘要：和传统手工制孔工艺比较，不难发现，飞机装配中，自动制孔技术占据一定地位，发挥着重要作用。要想提升制孔工作效率，利用自动制孔设备。基于自动制孔设备应用中存在的问题，深入分析了工艺试验，明确了进给量加工参数，解决了零件定位刚性不足问题，完善了数据处理流程，以供参考。

关键词：自动制孔；试验方案；工艺参数；飞机装配

伴随航空产品不断更新换代，对性能具有极高的要求，飞机制造业对飞机装配技术具有严格的生产要求，如高质量与低成本的要求。在目前形势背景下，航空产品制造中，机械连接是最为主要的方式。在一定程度上，制孔质量对产品机械连接性能具有一定影响。自动制孔技术能满足自动化需求，提高飞机自身性能。柔性导轨自动制孔设备在飞机装配制孔中为便捷式自动化设备。一般而言，机身与机翼为平缓曲面，导轨制孔系统固定在飞机表面制孔，代替了传统制孔设备，具备一定的优势，如自动化程度高与利用方便等，在机翼与机身装配自动制孔中具有良好应用。

1、问题分析

某飞机型号飞翼壁板利用复合材料，肋骨利用铝合金。从长度看，壁板在10m，宽为3m左右，单面壁板制孔量在4500以上，拥有着较大的手工制孔工作任务，效率较为不理想。操作人员以传统工序为基准进行操作，实际操作中包含钻孔与铰孔等步骤，由于操作人员技能水平有限，人工制孔中存在着一些问题。第一，孔径粗糙程度。叠层构件制孔过程中，切削温度高，造成道具横刃与切削熔化的情况，出现附着颗粒。制孔中经常存在划伤孔壁，由于人工制孔条件具有局限性，不能马上冷却刀具，造成孔径粗糙度和要求不吻合。第二，传统装配流程需要对壁板进行多次安装与拆卸，相对于尾翼复材壁板而言，拥有着较大的尺寸，定位具有困难性，无疑工作人员工作量巨大，生产效率不理想。此外，复材构件制孔中存在碳纤维粉尘，这对操作者健康是极为不利的。

2、控制系统组成

柔性导轨自动制孔控制系统由多部分组成，分别为PC机与多轴控制管理器和交流伺服电机，外围连接存在多种辅助设备与输入输出开关。多轴管理器与数据伺服驱动器提供了C++动态连接库，用户运用PC机可以进行编程，控制设备。外围辅助设备，如真空吸盘等，利用MODBBUS接口控制，照相测量设备利用TCP方式传送数据。要想确保用户有效运用，保证设备有效运行，以PC机交互式设备控制软件为基准，利用TCP方式，控制多轴管理器与驱动器。从设备运行目的角度为出发点，控制程序以下几个层次为主，分别是EHL程序和MASTRO上的MAXL程序和VC++程序为主。

3、控制系统软件结构

从功能角度讲，控制系统主要以连接与手动控制等多个部分为主。对于连接功能，使得上位机控制系统和MASTRO网络连接。参数设置从功能角度讲，包含压紧力设置与各轴运动参数。手动控制功能，使得设备运动轴进行点动控制与压紧，用户输入控制指令，执行单一指令。执行照相测量指令文件过程中，系统移动到固定工艺孔位，执行照相测量功能。

4、控制编程技术

4.1法向调整技术

在主轴箱两侧，利用激光测距模块，获得主轴两侧光源和加工距离，确保激光测距传感器反馈值为相等状态，确保钻孔主轴和加工表面垂直。调整法向过程中，依据机构特征，摆角转换成电动缸直线行程。在这样基础上，对主轴箱偏转造成的Y向偏移进行计算，A轴和Y轴的联动，确保了钻孔法垂直度基础上，还确保了孔位精准性。

4.2压紧气缸控制技术

要想确保钻孔质量，移动小车进行了压紧装置。在压紧装置中，利用了启气动控制，在一定程度上，气压大小对压紧力大小具有决定性作用。压紧启动过程中，需要一定的压紧推力。和工件表面为接近状态时，需要较小的压紧推力。要想满足气缸控制特点，利用动态调整气压技术，这样才能真正确保工件表面具有安全性。

4.3照相测量技术

利用SOCKET技术，确保和照相单位实现网络连接，照相控制单元当成网络服务器端，控制系统端当成客户端。服务器端定义数据输出格式，客户端依据格式对测量信息进行读取，在这样基础上，对孔位偏差信息进行提取。

4.4误差补偿技术

对于便携设备特点而言，对柔性导轨钻孔设备起到决定性作用。一般而言，柔性导轨钻孔设备精度与数控加工设备要低的多。要想增强设备精度，系统利用了分段双向补偿方式，例如X轴，虚线代表着笑着在X向运行轨迹，假如指令位移量是S，位移量则是（X₁,Y₁）。要想修正误差，系统计算得到补偿值DXX，DXY为DXX=S₁-X₁,DXY=Y₁。此外，在Y轴方向补偿量DYX与DYY。小车在XY平面位置移动时，X向与Y向误差补偿值是DX与DY。DX=DXX+DYY,DY=DXY-DYY。依据这样的补偿方案，小车定位精度控制在一定范围之内。

4.5加工过程自动控制技术

系统具备自动控制功能，依据测量指令文件与加工指令文件要求，执行测量。目前执行制冷在程序段显示区高亮显示，自动控制程序执行流程如下图。

图一自动控制流程

下图是航空制造工程研发出来的柔性导轨自动制孔设备。在长期调试下，加之工艺试验，目前该设备不管是定位精度，还是制孔质量具备一定的实用性。在不断改进完善作用下，自动化制孔设备在航空工业自动化装配中具有重要作用，是十分关键的。

图二柔性导轨制孔系统

结束语：

总而言之，文章深入分析了飞机部件装配中，自动制孔设备的有效应用。当前大型飞机设计过程中，对飞机外形具有较高的要求，机体结构主要以壁板结构为主，机身结构寿命具有较长的周期，因此，对机身结构质量具有严格化要求。在新的形势背景下，深入研究自动化制孔技术，学习国外先进工艺方法，提升我国飞机装配紧固件连接技术，具备一定的现实意义。

参考文献：

[1]侯志霞, 刘建东, 薛贵军,等. 柔性导轨自动制孔设备控制技术[J]. 航空制造技术, 2019(24):4.

[2]魏超. 柔性导轨制孔系统在现代飞机装配中的应用研究[J]. 航空制造技术, 2016, 000(022):78-83.

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