飛機結構件柔性夾具的應用策略

來源：發布時間：2025-08-05

一、飛機結構件特點及傳統夾具困境

飛機結構件可分為梁類、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?，F代飛機結構件多采用整體式結構，雖具備強度、剛度高及穩定性好、能減輕機身重量等優點，但也對裝夾提出了更高要求。傳統夾具存在諸多不足，例如獨用夾具數量多但適用范圍窄，在不同零部件生產切換時，夾具重新組合與轉換耗時約 2 小時，極大影響生產效率；計算機輔助夾具拼裝系統及夾具生產流程管理系統應用較少，設計與拼裝方案規劃多依賴手工，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，同時夾具與數控機床相對自立，難以依據數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用方向。組合夾具利用一套預先制造好、包含多種形狀、規格和尺寸的標準元件進行夾具拼裝；拼裝夾具則由基礎夾具件及其他模塊化元件經不同組合制成，在數控加工中應用比較廣。二者基礎件多具規則性，表面分布網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、導向件、壓緊件及緊固件等基礎件，孔系柔性夾具常用輔助件替代槽系中的導向件。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、柔性夾具應用策略

（一）優化設計策略

轉變夾具設計、制造與使用過程，從單一過程轉變為循環過程，提升便捷性與管理效率。設計飛機零部件夾具時，設計標準化夾具以便后續重復組合拼裝，可提高使用效率與經濟性。例如，在某飛機制造企業，通過對常用飛機結構件夾具進行標準化設計，在后續不同型號飛機相似結構件加工中，比較大的縮短了夾具準備時間，降低了成本。

（二）依據結構件類型選擇

針對不同類型飛機結構件選擇合適柔性夾具方案。對于簡單的純平面裝夾面結構件，FFU 在底座液壓系統驅動下做平移運動即可完成裝夾；混合型結構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問題。如在梁類結構件加工中，根據其結構特點選擇孔系柔性夾具，并合理規劃定位點與夾緊點，能有效保證加工精度。

（三）性能測試與優化

完成柔性夾具結構設計后，需進行性能試驗，確保其在飛機零部件加工中發揮優越裝夾性能。通過模擬實際加工工況，對夾具的定位精度、夾緊力穩定性、剛性等關鍵性能指標進行測試。若發現問題，及時優化調整，如改進夾具結構設計、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構件加工中，對新設計的柔性夾具進行性能測試，發現夾緊力在長時間加工過程中有衰減現象，通過更換更優越的夾緊元件，解決了這一問題，保障了加工質量。

四、應用與管理重點

（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快速夾緊。要充分發揮機床柔性夾具氣動與液壓控制系統功能，需輔助數控系統對刀、保證夾具動作順序準確、規避刀具干涉。在實際加工中，確保柔性夾具在結構與控制上和機床相互融合，簡化裝夾作業，提升加工效率與質量。例如，在飛機大型框類結構件加工中，合理設置氣動夾緊系統的壓力與動作時序，配合數控機床的自動化加工流程，大幅提高了生產效率。

（二）引入計算機管理系統

由于飛機零部件柔性夾具數量多，為高效管理，引入計算機管理系統替代人工管理。隨著飛機零部件向精密化、復雜化發展，對零部件裝夾及機械加工提出更高挑戰，加快柔性裝夾應用的同時，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據庫，記錄夾具的型號、使用次數、維護記錄等信息，便于實時掌握夾具狀態，合理安排使用與維護計劃。

飛機結構件柔性夾具的合理應用是提升航空制造水平的重要舉措。通過優化應用策略，加強應用與管理重點環節把控，柔性夾具將在飛機結構件加工中發揮更大效能，推動航空制造業高質量發展。

海鼎智柔_蒙皮柔性夾具