飛機結(jié)構(gòu)件柔性夾具的應(yīng)用策略

來源：發(fā)布時間：2025-08-05

一、飛機結(jié)構(gòu)件特點及傳統(tǒng)夾具困境

飛機結(jié)構(gòu)件可分為梁類、壁板類、框類、接頭類等多種類型，其裝夾面包括平面型與圓弧形。現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)件多采用整體式結(jié)構(gòu)，雖具備強度、剛度高及穩(wěn)定性好、能減輕機身重量等優(yōu)點，但也對裝夾提出了更高要求。傳統(tǒng)夾具存在諸多不足，例如獨用夾具數(shù)量多但適用范圍窄，在不同零部件生產(chǎn)切換時，夾具重新組合與轉(zhuǎn)換耗時約 2 小時，極大影響生產(chǎn)效率；計算機輔助夾具拼裝系統(tǒng)及夾具生產(chǎn)流程管理系統(tǒng)應(yīng)用較少，設(shè)計與拼裝方案規(guī)劃多依賴手工，工作量大且效率低，夾具元件分類檢索困難，加工后歸位也難，同時夾具與數(shù)控機床相對自立，難以依據(jù)數(shù)控指令高效完成工件定位、裝夾等操作。

海鼎智柔_柔性夾具

二、柔性夾具類型及特點

柔性夾具主要有組合夾具和拼裝夾具兩大應(yīng)用方向。組合夾具利用一套預(yù)先制造好、包含多種形狀、規(guī)格和尺寸的標準元件進行夾具拼裝；拼裝夾具則由基礎(chǔ)夾具件及其他模塊化元件經(jīng)不同組合制成，在數(shù)控加工中應(yīng)用比較廣。二者基礎(chǔ)件多具規(guī)則性，表面分布網(wǎng)格孔或槽孔方便組合拼裝。組合夾具標準化程度更高，而拼裝夾具多采用非標準化設(shè)計。

從類型劃分上，柔性夾具主要有槽系柔性夾具和孔系柔性夾具。槽系元件借助鍵槽與鍵完成組合定位，孔系通過孔定位。飛機零部件組合與拼裝夾具均需支撐件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件及緊固件等基礎(chǔ)件，孔系柔性夾具常用輔助件替代槽系中的導(dǎo)向件。相較于槽系柔性夾具，孔系夾具加工精度更高、剛性更強，組裝也更簡便。

三、柔性夾具應(yīng)用策略

（一）優(yōu)化設(shè)計策略

轉(zhuǎn)變夾具設(shè)計、制造與使用過程，從單一過程轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)過程，提升便捷性與管理效率。設(shè)計飛機零部件夾具時，設(shè)計標準化夾具以便后續(xù)重復(fù)組合拼裝，可提高使用效率與經(jīng)濟性。例如，在某飛機制造企業(yè)，通過對常用飛機結(jié)構(gòu)件夾具進行標準化設(shè)計，在后續(xù)不同型號飛機相似結(jié)構(gòu)件加工中，比較大的縮短了夾具準備時間，降低了成本。

（二）依據(jù)結(jié)構(gòu)件類型選擇

針對不同類型飛機結(jié)構(gòu)件選擇合適柔性夾具方案。對于簡單的純平面裝夾面結(jié)構(gòu)件，FFU 在底座液壓系統(tǒng)驅(qū)動下做平移運動即可完成裝夾；混合型結(jié)構(gòu)件則需重點解決圓弧裝夾面的判斷、裝夾及柔性夾具單元的自動旋轉(zhuǎn)問題。如在梁類結(jié)構(gòu)件加工中，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點選擇孔系柔性夾具，并合理規(guī)劃定位點與夾緊點，能有效保證加工精度。

（三）性能測試與優(yōu)化

完成柔性夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計后，需進行性能試驗，確保其在飛機零部件加工中發(fā)揮優(yōu)越裝夾性能。通過模擬實際加工工況，對夾具的定位精度、夾緊力穩(wěn)定性、剛性等關(guān)鍵性能指標進行測試。若發(fā)現(xiàn)問題，及時優(yōu)化調(diào)整，如改進夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計、更換更高性能的材料等。某航空制造公司在新型飛機壁板結(jié)構(gòu)件加工中，對新設(shè)計的柔性夾具進行性能測試，發(fā)現(xiàn)夾緊力在長時間加工過程中有衰減現(xiàn)象，通過更換更優(yōu)越的夾緊元件，解決了這一問題，保障了加工質(zhì)量。

四、應(yīng)用與管理重點

（一）氣動與液壓夾緊控制

對于大尺寸飛機零部件，常采用液壓或氣動夾緊方式實現(xiàn)快速夾緊。要充分發(fā)揮機床柔性夾具氣動與液壓控制系統(tǒng)功能，需輔助數(shù)控系統(tǒng)對刀、保證夾具動作順序準確、規(guī)避刀具干涉。在實際加工中，確保柔性夾具在結(jié)構(gòu)與控制上和機床相互融合，簡化裝夾作業(yè)，提升加工效率與質(zhì)量。例如，在飛機大型框類結(jié)構(gòu)件加工中，合理設(shè)置氣動夾緊系統(tǒng)的壓力與動作時序，配合數(shù)控機床的自動化加工流程，大幅提高了生產(chǎn)效率。

（二）引入計算機管理系統(tǒng)

由于飛機零部件柔性夾具數(shù)量多，為高效管理，引入計算機管理系統(tǒng)替代人工管理。隨著飛機零部件向精密化、復(fù)雜化發(fā)展，對零部件裝夾及機械加工提出更高挑戰(zhàn)，加快柔性裝夾應(yīng)用的同時，也對管理提出更高要求。利用計算機的自動化與智能化管理功能，可提高柔性夾具管理效率與可靠性。通過建立夾具管理數(shù)據(jù)庫，記錄夾具的型號、使用次數(shù)、維護記錄等信息，便于實時掌握夾具狀態(tài)，合理安排使用與維護計劃。

飛機結(jié)構(gòu)件柔性夾具的合理應(yīng)用是提升航空制造水平的重要舉措。通過優(yōu)化應(yīng)用策略，加強應(yīng)用與管理重點環(huán)節(jié)把控，柔性夾具將在飛機結(jié)構(gòu)件加工中發(fā)揮更大效能，推動航空制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

海鼎智柔_蒙皮柔性夾具