國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工夾具發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)家對(duì)重要領(lǐng)域的大型工業(yè)機(jī)械建設(shè)的投入加大。航空方面，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工的主要方法仍是數(shù)控加工，尤其是數(shù)控銑削。結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工夾具的發(fā)展從很大程度上影響著我國(guó)飛機(jī)制造的水平提升。但是結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工夾具存在仍存在著一些普遍問(wèn)題。

高速切削方法被普遍采用，如西飛大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件均在西飛數(shù)控中心完成加工，結(jié)構(gòu)件種類包括機(jī)翼大梁、壁板、梁間肋、框、大型支撐接頭和對(duì)接接頭等，這些結(jié)構(gòu)件除具有槽腔多、壁厚薄、精度高等特點(diǎn)外，需要滿足飛機(jī)變斜角理論曲面等飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)件的通常特性以外，還具有零件輪廓尺寸大、槽腔深和基準(zhǔn)平面輪廓度要求嚴(yán)等特性[1]，成飛結(jié)構(gòu)件的加工分別在數(shù)控分廠和結(jié)構(gòu)件分廠進(jìn)行，大型結(jié)構(gòu)件在數(shù)控分廠完成，小型結(jié)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)分廠進(jìn)行。目前，在國(guó)內(nèi)整機(jī)廠中，結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工夾具存在如下普遍問(wèn)題。

1專用夾具數(shù)量多，夾具適用范圍窄。

中航工業(yè)某公司結(jié)構(gòu)件廠在轉(zhuǎn)包項(xiàng)目及大飛機(jī)研制中需要加工大量以型材為原料的結(jié)構(gòu)件。這類零件以銑邊和鉆孔加工為主。由于轉(zhuǎn)包任務(wù)的不確定性，且國(guó)內(nèi)大型飛機(jī)還處于研制過(guò)程中，零件數(shù)量少但種類多。為了保證加工質(zhì)量，每種零件均研制了專用夾具，基座為比較笨重的鑄件，且定位精度不高。車間工具庫(kù)乃至車間地面上堆滿了各類夾具。從生產(chǎn)一種零件轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)另一種零件時(shí)，夾具重新組合轉(zhuǎn)換時(shí)間在2h左右，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。飛機(jī)上的大型整體結(jié)構(gòu)件，如整體蒙皮和壁板，目前仍部分采用大型模胎來(lái)進(jìn)行銑削和切邊。模胎設(shè)計(jì)制造成本高、專用性強(qiáng)。大量模胎占用廠房面積，庫(kù)房積壓嚴(yán)重。

2缺乏計(jì)算機(jī)輔助夾具拼裝系統(tǒng)和夾具生產(chǎn)流程管理系統(tǒng)。

目前，夾具設(shè)計(jì)或夾具拼裝方案規(guī)劃基本上還是采取手工方式進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)量大、效率低下；設(shè)計(jì)質(zhì)量依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，質(zhì)量不穩(wěn)定、規(guī)范性差，夾具元件的查找和夾具拼裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力。夾具生產(chǎn)流程管理混亂，缺乏夾具及夾具元件的分類檢索方法。對(duì)于新的結(jié)構(gòu)件，可能存在合適的工裝，但由于難以查找，或找到類似工裝后，缺乏科學(xué)的方法指導(dǎo)拼裝，設(shè)計(jì)者往往最終放棄利用已有夾具或夾具元件，而重新設(shè)計(jì)和制造，這導(dǎo)致了巨大的浪費(fèi)。拼裝夾具完成工件加工任務(wù)后，也不能及時(shí)有序地拆裝歸位。

3夾具自動(dòng)化程度低。

對(duì)于結(jié)構(gòu)件的裝夾，目前仍然采用人工方法，如螺釘壓板方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在很多情況下，夾具組裝時(shí)間和工件裝夾時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于工件切削時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

夾具與數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)及控制方面是獨(dú)立的，難以通過(guò)數(shù)控指令，協(xié)調(diào)一致地對(duì)工件進(jìn)行定位、裝夾和進(jìn)退刀加工。

4夾具元件的標(biāo)準(zhǔn)化程度和模塊化程度低，這導(dǎo)致了夾具元件的可重復(fù)使用率不高、夾具互換性不強(qiáng)、拼裝困難。

5不能支持采用MBD技術(shù)的飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)，缺乏三維夾具及夾具元件數(shù)模，與飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)的三維數(shù)字化協(xié)調(diào)程度不夠。

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