浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用

飞机蒙皮多点模具拉形制造的技术与运用作者：伞永秋来源：《科技传播》2012年第15期摘要随着国内航空工业的不断发展，航空工厂在对多点模具拉形的制造上，若果要达到柔性化、数字化的生产要求，就需要在生产过程中围绕多点模具这个中心进行体系化的管理。

基于此，本文主要对飞机蒙皮多点模具拉形制造的技术与运用进行了探讨。

关键词飞机；蒙皮多点模具；拉形制造；技术与运用中图分类号V2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）72-0135-02在现阶段，飞机蒙皮拉形所运用的模具均是实体为主，生产蒙皮的时候，每一项都需要有对应的模具。

模具的生产制造也是一个过程，从修模到试产，这样从经济成本到生产周期来讲，都会无形增加很大的成本。

当前针对实体模具拉形出现的缺陷，一个有效的解决路径就是多点模具技术。

这个技术通过将连续型面进行离散，足成规则化的、可调整的钉柱包络面，进而制造出不同的型面，最终达到不需要更换模具的目的。

1蒙皮多点拉形技术的关键和核心蒙皮多点拉形制造应用体系由如下几个系统构成：数控拉形、运动仿真、工艺仿真、工艺优化、切边、工艺设计以及数字化测量。

其中最重要的系统组成包括了：运动仿真、工艺仿真、工艺设计和工艺优化系统。

1.1工艺设计系统对于整个生产体系来讲，作为模具型面的参考计算参数有拉形轨迹、钉高数据、毛料尺寸等等，数控拉形机所具有的设备参数和模具型面是毛料尺寸的计算依据。

而最初始的模具型面是根据CATIA提取所需零件的外部形状等相关信息作为拉形形成所需的几何模面的同时，还需要对这些几何模面进行必要的工艺修饰。

多点模具进行钉柱所需的高度调形相关数据作为钉高的数据，钉柱球头的包络面是由钉高数据调形产生的模具型面而得到，最终形成多点模具。

1.2工艺仿真系统和工艺优化系统在多点模具拉形中，理想零件和拉形零件之间出现几何差异的主要产生因素包括了如下两个方面：零件自身回弹和垫层变形。

可以说这两个方面的影响是非常的巨大的，是影响生产精度的关键因素。

飞机装配数控柔性多点工装技术及应用摘要：飞机柔性工装的研究起步较晚，伴随着数字化飞机制造业的引进和新机型迅速发展，装配工装提出了新的要求。

因此，发展适应我们各国需要的柔性装配工装系统至关重要。

基于数字产品尺寸柔性装配工装技术协调系统。

是模块、数字化和自动化的安装系统，可对其进行改造，以避免或减少各种特殊装配型架、夹具的设计和制造。

因此，飞机零部件应用柔性工装的缩短了制造时间，提高了质量，减少了工具数量，并允许多用途生产模式“一型多用”。

并在此基础上研究了飞机组件中应用柔性多点工装技术。

关键词：飞机装配；数控；柔性多点工装技术；应用国内柔性工装，应用程序简直是空白。

随着国内产业的发展数字项目的引进和新型飞机的迅速发展对飞机装配提出了新的和更高的要求。

传统的装配工具不是为现代航空技术而设计和制造的。

因此，开发适应中国国家需求的柔性装配工装系统十分重要。

一、数控柔性多点型架原理通过对柔性工装技术的研究，结合我国飞机装配的现状，结合国外柔性工装的概念和我国目前的飞机装配技术，研制了数控柔性多点型架。

是型架固定在数控来调整卡板定位支点，根据相应壁板和卡板部件的数字模型检索形状匹配数据，将数控卡板移动到其位置。

根据刚性传统的结构，可重构的调形增加了16个单元，定位卡板支点位于重新设计的形状拟合单元上。

通过精确控制，可以通过重构调形的单元的垂直和水平移动来更改卡板定位。

这您使用多个壁板组件。

伺服电机驱动的齿条机构允许水平移动和形状匹配，而电机伺服驱动的滚珠丝杠允许垂直移动和形状匹配。

壁板类组件端子后在CATIA软件设计，它们将合并为在CATIA软件中创建的三维数字原型CNC多点柔性设备，并提取关键卡板定位。

为装配创建关键模块，用调形计算软件分析关键模块，从柔性多点NC框架中检索装配数据，生成NC代码，然后从控制系统运行这些代码，将代码传输到NC框架，控制软件重新定位调形单元。

二、数控柔性多点型架设计1.机械系统。

多点柔性模具在飞机蒙皮成形中应用多点模具蒙皮拉形技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体的先进制造技术，其核心是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本单元体矩阵，形成多点式、可数字化控制的模具。

模具基本单元体的高度由计算机自动控制，通过调整每个基本单元体的高度，可构造出不同型面的多点模具。

随着计算机信息技术的飞速发展和三维数字化产品定义在飞机设计中的广泛应用，各种军用和民用飞机研制速度加快，周期更短，制造精度要求更高。

传统上以模线、样板、表面样件、正反模型等模拟量为制造依据的协调方式不再完全满足现代飞机高精度、低成本、短周期的研制需求，以数字量为制造依据的协调方式逐渐成为现代飞机研制的主流。

在此情况下，数字化的工艺设计、柔性加工、激光快速检测技术开始在飞机研制过程中广泛应用，并成为现代飞机研制过程中不可缺少的一环。

在飞机蒙皮零件制造方面，最主要的成形方法是拉形，几乎所有的铝合金机身蒙皮、进气道蒙皮、机翼前缘蒙皮都可以通过拉形得到。

通常是以理论数模为依据数控加工拉形模，以有限元仿真优化后的拉形轨迹代码为依据进行蒙皮拉形和以数控加工的拉形模为依据检验蒙皮零件。

该方法淘汰了传统的模线、样板等中间环节，提高了拉形模的制造精度，并采用了数字量拉形轨迹代码，实现了蒙皮零件的精确成形…，满足了现代飞机生产中高精度、质量一致性以及批量生产的需要。

在飞机试制阶段，飞机设计处于反复叠代、不断优化的过程中，飞机蒙皮零件普遍呈现多品种、单件(1件-3件)生产的趋势。

针对现代飞机蒙皮零件在试制盼段高精度、低成本、短周期的制造需求，需要研究一种数字化、柔性、低成本、快速生产的工艺技术。

利用数字化的多点柔性模具代替传统的拉形模进行蒙皮拉形就是一种比较好的选择，该方法通常简称多点模具蒙皮拉形技术。

多点模具蒙皮拉形技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体的先进制造技术，其核心是将传统整体拉形模具离散成规则排列的基本单元体矩阵，形成多点式、可数字化控制的模具。

用于飞机蒙皮成形的可重构多点柔性工装设计申望;薛贵军;邹方;张书生【摘要】针对飞机蒙皮等大型薄壁板类零件的外形复杂、曲率变化大、刚度低等特点,设计了可重构多点柔性工装,该柔性工装通过其精确定位和保形功能,可用于蒙皮镜像铣切、蒙皮零件的数控切边等,应用范围十分广泛.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P62-65)【关键词】柔性;可重构;点阵式;定位器【作者】申望;薛贵军;邹方;张书生【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024【正文语种】中文飞机蒙皮是机翼和机身的重要组成部分，直接构成飞机的整体气动外形，要求外形准确、流线光滑和表面无缺陷等，其具有品种多、外形复杂、批量小的特点。

因此，蒙皮零件的制造水平和产品质量直接影响着飞机的气动外形和使用寿命，已经成为衡量一个国家飞机制造能力的重要标志之一。

在传统的生产模式中，蒙皮的生产制造均采用固定实体模具，每块蒙皮在生产过程中均需要专用模具，而且这些固定实体模具尺寸规格大，制造周期长，存放占用场地大，利用率低，飞机外形设计一旦有微小改动，就要重新制作模具。

因此要耗费大量的工时，使整个零件的研制周期延长。

随着数字化制造技术的发展及其在航空企业中越来越广泛的应用，数字化制造技术为提高新一代飞机产品质量，缩短研制周期起到了不可估量的作用。

可重构柔性多点技术便是其中之一，它是利用计算机控制有限的按一定规则排列的可调整的基本体形成所需要的成形曲面，从而替代传统的实体模具实现钣金件生产制造的一种柔性加工技术，特别适合蒙皮零件大尺寸、小曲率的特点，为解决蒙皮制造的突出问题提供了有效途径，是欧美飞机制造业重点发展和应用的前沿技术。

图1为美国沃克公司加工蒙皮时应用的工装[1]。

新⼀代飞机蒙⽪拉伸成形柔性多点模具
新⼀代飞机蒙⽪拉伸成形柔性多点模具
邹⽅
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2007(000)011
【摘要】北京航空制造⼯程研究所成功研制了具有完全⾃主知识产权的飞机蒙⽪拉形的柔性多点模具。

在柔性模具设计技术及制造成本⽅⾯，与国外同种规格的模具相⽐具有明显的价格优势。

【总页数】4页(30-33)
【关键词】多点模具;飞机蒙⽪;柔性;拉伸成形;⾃主知识产权;航空制造⼯程;制造成本;模具设计
【作者】邹⽅
【作者单位】北京航空制造⼯程研究所
【正⽂语种】中⽂
【中图分类】V262.32
【相关⽂献】
1.新⼀代⼤型飞机对柔性跑道的影响 [J], 张⽴安; 张磊; 杨顺新
2.⽤于飞机蒙⽪成形的可重构多点柔性⼯装设计 [J], 申望; 薛贵军; 邹⽅; 张书⽣
3.复杂飞机蒙⽪拉伸成形模具设计⽅法分析 [J], 李云鹏
4.增进共识积极应对为新⼀代⼤型飞机投⼊运营作准备——ICAO关⼨新⼀代⼤型飞机（NLA）运营要求研讨会综述 [J], ⾟⽂锋
5.多点柔性模具在飞机蒙⽪成形中的应⽤ [J], 李光俊; 许旭东; 谭胜勇。

飞机蒙皮柔性检测工装的应用甘忠,蒲理华(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室)许旭东,袁胜(成都飞机工业(集团)有限责任公司)随着国内外航空技术的不断发展，各种军用和民用飞机更新速度加快，为提高飞机的气动性能，对蒙皮件的成形质量提出了很高的要求。

由于飞机蒙皮件普遍具有多品种、小批量以及单件生产的特点，零件检测、配套的工装生产以及产品的快速响应与降低零件制造成本等因素构成了巨大的矛盾。

以模线、样板、表面样件、正反模型等模拟量为制造依据的传统协调方式不再完全满足现代飞机高精度、低成本、短周期的研制需求，以数字量为制造依据的协调方式逐渐成为现代飞机研制的主流。

在此情况下，柔性快速检测技术开始在飞机研制过程中广泛应用，并成为现代飞机研制过程中不可缺少的一环。

由于飞机蒙皮零件通常是具有自由曲面外形的薄壁壳体，外形尺寸复杂，刚度低，会在自身重力的作用下发生变形。

在检验蒙皮零件的外形是否符合理论外形时，需要设计合理的固持装置，补偿零件由于加紧力、自身重力产生的变形，获得零件在自由状态下的外形，为制造协调提供依据。

因此迫切需要建立一种新的蒙皮检测工装来满足飞机零件制造的要求。

针对现代飞机蒙皮零件在试制阶段高精度、低成本、短周期的制造需求，需要研究一种数字化、柔性、低成本、快速生产的检测工装，飞机蒙皮柔性检测工装恰好符合这种具有小批量、低成本、高精度要求的飞机蒙皮件生产的需要。

传统飞机蒙皮检测手段飞机蒙皮从曲面特征上一般分为单曲度蒙皮和双曲度蒙皮，曲面特征不同，所以检测手段也不同。

单曲度蒙皮零件：需要使用样板或者成套的切面样板、塞尺、直尺、模胎，以检验零件的外形与理论外形的符合情况、母线的直线性以及零件的轮廓尺寸。

检验方法是：使样板对准蒙皮的横切面并且测量它们之间的间隙；使直尺和蒙皮纵切面贴合并测量间隙；使蒙皮边缘对准模胎或样板上的切割线。

双曲度蒙皮零件：需要使用模胎、拉型模、检验架、塞尺来检验零件外形与理论外形的符合情况以及零件的轮廓尺寸。

薄壁曲面飞机蒙皮零件成形分析及加工中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西西安 710089摘要：目前，航空工业已经从传统的人工生产向现代化的机械化发展，而在飞机的整体构造中，钣金零件占了很大比例，其生产的好坏将直接关系到飞行器的性能和使用年限。

关键词：薄壁曲面；蒙皮零件；蒙皮切边引言：本文从薄壁曲面飞机蒙皮零件成形分析及加工角度出发，对飞机蒙皮成形方法，橡皮囊成形，柔性多点模具，蒙皮切边等展开了深入的探讨，以期提高飞机钣金零件的质量。

一、薄壁曲面零件数字化制造中存在的问题（1）缺乏专业的数控编程技术薄壁曲面高速加工数控程序设计的关键技术就是刀具的设计与产生，通过调研发现，常规的刀具难以承受较大的冲击载荷，这是当前高速薄壁曲面加工面临的最大问题。

目前，高速加工刀具轨道存在着两个问题，一是刀轨上的尖角不光顺，二是光顺后的刀轨不能连续。

它的缺点是：生产周期较长，工程质量较差，效率较低。

（2）缺乏合理的加工方式和夹具薄壁曲面工艺中缺少一个适合的曲面零件夹持，这将极大地影响薄壁曲面零件的加工质量和效率。

另外，在高速加工过程中，如果运用不合理的切削方法，会直接降低刀具的切割效率，减少刀具的使用寿命，降低刀具的切割速度，减少切削力和震动，低频率会严重影响工件的表面粗糙度，因此，在高速切削过程中，可以有效地避免传统加工中出现的共振现象，这种方法非常适用于薄壁强度较低的工件。

另外，按照上述方法，在加工刚性差的工件时，高速切削方法，不但提高了加工效率，而且还提高了加工的质量和精度[1]。

二、优化薄壁曲面零件数字化制造技术的有效策略在常规的加工工艺中，为减少和消除各种因素对工件变形的影响，提高加工的精度和质量，需采用多个工序来消除加工应力，从而提高了加工费用以及加工时间。

为此，通过集中优化工艺措施与方法，以提高工艺效率、提高产品质量、缩短工期、节约生产成本，已成为优化工艺的关键。

（1）高精度和高质量高速切削技术对高速切削加工设备的需求很大，其加工精度远高于一般数控加工，且加工效率更高。

应用ABAQUS进行柔性多点模具蒙皮拉形工艺数值分析白雪飘曾元松（北京航空制造工程研究所，北京，100024）摘要：多点柔性模具蒙皮拉形是一种新兴的柔性加工技术，柔性模具的型面可重构性不但降低了模具制造成本，而且大大缩短了生产周期，极大地降低了生产成本。

由于模具型面的可调性，生产中弹性垫层、回弹等因素对零件的影响完全可以通过调整模具的外形包络面来改善，从而减少加工零件反复试制的次数。

本文通过有限元数值模拟方法，针对某典型零件分析了弹性垫层以及回弹对成形过程的影响，并通过调整和优化模具外形包络面，使得数值模拟的零件外形与目标零件外形吻合较好，为实际零件的成形和柔性模具型面的确定提供了重要的依据。

关键词：多点柔性模具；蒙皮拉形；弹性垫层；回弹；外形拟合Simulation on Stretch Forming with Reconfigurable Tools by ABAQUSAbstract: A reconfigurable tooling system is being developed on stretch forming. Because of the flexibility of the tool, production period and cost can be reduced deeply. The working surface of the tool consists of the ends of numerous pins with hemispherical tips. An interpolating polymer layer is inserted between the tool and the sheet metal during forming in order to suppress dimpling of the workpiece. Effect on the shape of workpiece by the interpolating polymer layer and spring back can be improved by changing the working surface of the tool. Stretch forming of a typical part is simulated with ABAQUS to get perfect working surface of the tool, which provides the technological basis for further study and experiment.Keywords: reconfigurable tool, stretch forming, interpolating polymer layer, spring back, shape contrast1. 前言蒙皮拉形是指板料两端在拉形机夹钳夹持下，夹钳沿一定轨迹运动或模具上升使板料与拉形模接触，产生不均匀的平面拉应变而使板料与拉形模贴合的成形方法。

飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用一、飞机装配的需求二、柔性装配方法柔性装配方法是一种新型的装配工艺技术，其核心思想是通过柔性的装配手段，实现对工件的高效、灵活的装配。

相对于传统的装配工艺，柔性装配方法有着明显的优势。

柔性装配方法可以减少对专用夹具和模具的需求，降低了生产成本并减少了生产浪费。

柔性装配方法具有更高的灵活性和适应性，能够适应不同规格、型号的飞机组件的装配需求，减少了装配过程中的调整和换代成本。

柔性装配方法可以实现自动化装配，提高了生产效率，减少了人为错误和装配时间，有助于提高飞机装配的质量和稳定性。

柔性装配方法在飞机制造行业中具有重要的应用前景和意义。

1.利用机器人技术实现柔性装配近年来，随着机器人技术的飞速发展，越来越多的飞机制造企业开始将柔性装配方法与机器人技术相结合，实现飞机零部件的柔性装配。

通过引入工业机器人，可以实现飞机零部件的自动化装配，提高装配效率。

而且，机器人具有柔性的操作方式，可以根据不同的装配任务进行灵活调整，实现多种装配方式，缩短装配周期，提高装配质量。

通过机器人柔性装配方法，可以有效降低装配成本，提高装配效率，增强飞机制造的灵活性和适应性。

数字化技术是当前飞机制造业的一大趋势，其在飞机柔性装配中的应用也日益受到重视。

通过数字化技术，可以实现对飞机组件的高精度测量，实时数据采集和分析，为柔性装配提供了可靠的数据支持。

通过数字化技术，可以实现对飞机组件的三维扫描和建模，为柔性装配提供了精确的装配参数和装配路径，提高了装配的精度和稳定性。

数字化技术还可以实现对装配过程的模拟仿真，辅助人员制定最佳的柔性装配方案，提高了工作效率，减少了人为错误。

数字化技术在飞机柔性装配中的应用将有助于提高飞机装配的精度、稳定性和可靠性。

3.智能化装配工具的应用智能化装配工具是柔性装配方法的重要组成部分，其依靠先进的传感器技术和智能控制系统，实现对飞机组件的高效、精准装配。

通过智能化装配工具，可以实现对飞机组件的实时监控和调整，保证了装配质量。