王帥

【關(guān)鍵詞】柔性工裝 控制系統(tǒng) 設(shè)計

1 緒論

隨著市場經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用戶要求產(chǎn)品的設(shè)計種類也越來越多樣化，用戶對于產(chǎn)品的質(zhì)量也提出了更高的要求。在航空航天、汽車、輪船等行業(yè)中，柔性工裝應(yīng)用廣泛。生產(chǎn)制造業(yè)為了提高市場競爭力，必須快速適應(yīng)市場需求，并且對于這一需求給予快速的反應(yīng)，以此來提高自己的制造能力。

然而，控制系統(tǒng)在柔性工裝中具有舉足輕重的作用，再加上用戶對于設(shè)計多樣化的要求，所以柔性工裝控制系統(tǒng)的設(shè)計成為本文研究的重要對象。

2 柔性工裝定義

首先，工裝指的是一種工藝設(shè)備，為了保證零件在加工中的質(zhì)量和效率而使用的一種設(shè)備。

那么，柔性工裝則就是相對于定位夾緊等單一傳統(tǒng)工裝而言的技術(shù)。柔性工裝系統(tǒng)結(jié)合了數(shù)字化技術(shù)和自動控制技術(shù)，將軟件和硬件相結(jié)合。所以柔性工裝是對工裝的一種升級與變化，因為柔性工裝能夠根據(jù)待裝工作任意調(diào)整，從而實現(xiàn)產(chǎn)品裝配質(zhì)量與效率的統(tǒng)一。柔性工裝與柔性裝配技術(shù)有著密切的聯(lián)系，柔性裝配技術(shù)包括：精確定位與測量、柔性工裝、數(shù)據(jù)采集處理。然而柔性工裝是柔性裝配技術(shù)的中心環(huán)節(jié)即最重要的環(huán)節(jié)。

3 柔性工裝技術(shù)發(fā)展概括

3.1 國外發(fā)展?fàn)顩r

早在二十世紀(jì)三十年代，英國的一家坦克制造廠就率先使用了柔性工裝技術(shù)。并且他們在現(xiàn)代柔性工裝技術(shù)中進(jìn)行創(chuàng)新，使現(xiàn)代柔性工裝的種類和工作原理更加的科學(xué)。

然而柔性工裝技術(shù)開始應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計中是在20世紀(jì)末，那時飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)興起，并且隨后在美歐等發(fā)達(dá)國家迅速發(fā)展。在1994年歐盟提出在飛機(jī)上面的柔性工裝控制系統(tǒng)方面的研究設(shè)計，并得出研究柔性工裝控制系統(tǒng)的最終目標(biāo)就是實現(xiàn)數(shù)字化無型架裝配（JAM）。美國Boeing777研制周期縮短，出錯率也減少了，成本也降低了，這成為制造研究柔性工裝設(shè)備在數(shù)字化和技術(shù)化方面的雙重突破。

總之，柔性工裝控制系統(tǒng)的設(shè)計在國外飛機(jī)制造業(yè)中起到了重要的作用，為國外機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展也帶來了美好的前景。

3.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

近年來，我國飛機(jī)制造業(yè)及科研院校在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時，也對柔性工裝控制系統(tǒng)的設(shè)計加以高度的重視，并對此進(jìn)行了一系列的研究。尤其是在航空業(yè)和企業(yè)中的裝備技術(shù)和組織管理方面，必須要采取先進(jìn)技術(shù)。飛機(jī)制造業(yè)運(yùn)用CAD技術(shù)在飛機(jī)型架中的創(chuàng)造與設(shè)計，建立了柔性工裝控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計。

比如，西北工業(yè)大學(xué)的吳建軍、谷雨等，他們設(shè)計的柔性工裝控制，就是利用模糊控制的方法，調(diào)節(jié)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的參數(shù)，以此來減少誤差，從而實現(xiàn)控制系統(tǒng)裝配與定位的同步控制。再比如，西北工業(yè)大學(xué)的王仲奇、肖慶東，他們也對柔性工裝控制系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)與設(shè)計，所得的成果就是“十字架支臂式”定位裝置，并將這個定位裝置進(jìn)行了數(shù)字化裝配定位系統(tǒng)平臺的組建，這也是在柔性工裝控制系統(tǒng)方面的一大突破。

4 柔性工裝控制系統(tǒng)的方案設(shè)計

柔性工裝控制系統(tǒng)的方案設(shè)計，決定了這個柔性工裝系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率。柔性工裝控制系統(tǒng)的設(shè)計方案可采用PLC并行控制策略，電機(jī)與驅(qū)動器相對應(yīng)。這樣可以保證同時對多柔性支撐裝置進(jìn)行調(diào)整，并且這個方案可以使調(diào)整的時間比較短。為了解決在這個方案中系統(tǒng)成本高，所占空間大等各種局限性，可以采用串行控制方案，在電機(jī)和驅(qū)動器之間增加切換控制電路，這樣就可以讓一個驅(qū)動器帶動多個電機(jī)。這樣就可以得出采用“上位機(jī)+控制器+執(zhí)行單元”這種控制方式，是柔性工裝控制系統(tǒng)的一種重要設(shè)計方案。

5 研究柔性工裝控制系統(tǒng)的意義

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，科學(xué)技術(shù)也不斷的發(fā)展，因此人們的機(jī)械制造產(chǎn)品需求也不斷提高。為了滿足廣大用戶的需求，機(jī)械制造業(yè)必須提高自己的設(shè)計與創(chuàng)新。由于飛機(jī)制造領(lǐng)域?qū)θ嵝匝b配技術(shù)的要求越來越高，這使得飛機(jī)柔性裝配技術(shù)成為機(jī)械制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此為了飛機(jī)柔性裝配的發(fā)展，研究柔性工裝控制系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的意義。

6 總結(jié)

柔性裝配在現(xiàn)在的機(jī)械制造行業(yè)有著舉足輕重的地位，飛機(jī)柔性裝配在各種新式飛機(jī)的研制中也是中心環(huán)節(jié)，把握好柔性裝配技術(shù)，才能提高飛機(jī)裝配的質(zhì)量和效率，減短飛機(jī)研發(fā)的周期，降低成本，才能實現(xiàn)利益的最大化。

本文結(jié)合了飛機(jī)制造領(lǐng)域?qū)τ谌嵝匝b配的高要求進(jìn)行分析，并且對柔性工裝的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了簡要的概括，并提出了柔性工裝控制系統(tǒng)的方案設(shè)計，為柔性裝配的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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