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加工机翼缘条的夹具

加工机翼缘条的夹具 2011年12月03日 来源： 为了空客A380机翼缘条加工所建立的完美生产设备坐落在空客英国Broughton(布鲁夫顿)基地，投资超过700万英镑。位于北威尔士的空客英国布鲁夫顿基地的银灰色机翼缘条制造厂，其中一座小型灰色的盒状建筑物内，有一属于投资超过700万英镑的机翼缘条加工线。这条表现完美高效的机翼缘条加工线是由DS Technologie Ecoliner 5 轴卧式加工中心（24m X轴加工行程）和新颖的Roemheld 夹具系统（由德国亚琛大学夫琅和费制造技术学院组合设计）组成的。这造就成为一次装卡两道加工步骤的工序，极大地缩短了加工时间，与原来的工艺工序时间相比缩短了40%。该类机翼缘条是空客飞机机翼的三个主要结构部件之一：两根翼梁贯穿机翼从起始至末端（在大型飞机上在机翼中央要加装一根翼梁）；肋板则贯穿从前到后来连接几根翼梁，与梯子上的横档十分相象；安装连接机翼蒙皮覆盖板的机翼缘条就安装在肋板/翼梁结构架上。这些机翼缘条也贯穿机翼从起始至末端，给蒙皮以支持和成形。机翼缘条先机加工而后压成形（图1）。

图1 上图，盒状物以及盒内是DS Technologie/Roemheld系统现场，挤出件从右方进入装卡。下图，机翼缘条呈现在第一加工步骤，后背面加工

尽管所有空客以及各类飞机的机翼缘条都在那里制造，但主要是为新型的A380生产部件。该机翼缘条加工制造设备从2004年1月开始启用。大飞机需要大机翼空客A380是世界上最大的客运航线飞机，其机翼从机身至机翼末端的实际长度超过45m，也是现有飞机中最长的。机翼高度为2.4m。单侧机翼的下部有31处机翼缘条，上部有30处机翼缘条。而且每一处的机翼缘条长度都不同。最长的机翼缘条是由上道挤出工序的长度来决定的。如工程部经理阿伦?威廉姆斯所说，“公司想添置更长的挤出机，挤出机翼缘条的长度是由其材料多少来决定的。如果机翼缘条薄，可以挤出30m长；但是空客A380 的机翼缘条并不薄”。布鲁夫顿主要制造复杂的底部机翼缘条-每个机翼大约有120～200件机翼缘条，其余的则由Consett 的CAV Aerospace 供应。布鲁夫顿制造的空客A380机翼缘条的长度是3～20m（上部机翼缘条中最短的0.7m，是由供应商制造）。机翼缘条的材料采用2000系列的铝合金，有大写字母T的截面形状，厚度在3～10mm之间。产量飞跃目前空客A380的年产量是20架左右，明年期望在此数量上来个飞跃。这个增率需要进行一些调整，即针对内部不同类型的机翼缘条生产装备数量，布鲁夫顿将集中制造较长的机翼缘条，而把较短的机翼缘条交给外部的合同供应商。新生产设备提供的制造方法与原来的方法相比既快又好。采用原有的两台DS Technologie机床，配备Roemheld的夹具，并在原来的基础上进行了很大的改进。机翼缘条主要加工相对应的两个面——“T”的顶部和底部，还要沿着“T”形条水平方向的边沿进行轮廓加工。“十年前，机翼缘条的加工包括五个分开的步骤”，阿伦?威廉姆斯先生说道，“首先，后背面（“T”形条的顶部）加工平面，然后以此基准来加工其余重要表面。但是由于采用真空吸附夹具，就不能在加工其余重要表面的同时来加工轮廓。所以还必须随后把工件送到轮廓成形机床，以及在最初加工过的后背面上用普通铣床加工一些斜面和减薄面，然后送到最后一道去毛刺的工序”。在20世纪90年代末，该公司决定由一道工序取代以前的五道工序。由两台DSTechnologie 机床配备Roemheld 的夹具来实施，就像最新的安装配置。这样就把原来的主要工艺(即旧工序2)改为第一步骤。挤出件自动送入机床/夹具的装料架上，然后装料架转动并把挤出件移送到背面定位处，在该“T”形条的后面夹固，把要去除的多余材料暴露在外。对于不同工件，该夹具不需要作调整，可以适应所有挤出件的毛坯。“当所有朝上的加工面完成后，即与机翼蒙皮联结的平面，装料架转动180°，把所有台阶，减薄面，斜面和倒角全部加工完毕。随后进行最后的加工轮廓。”前生产车间经理迈克?鲍威尔解释道。当最后加工轮廓完成后，在工件的中间起吊，并必须在“T”形条的上部衬上托盘，使得切削刀具退出。就这样采用了自动化夹具，能够接纳毛坯件，两次定位完成了整套加工。一次装卡两道工序取代了原来的五道工序。这第一次对于DSTechnologie 机床/Roemheld 的夹具的变动把每米的加工时间从40min缩短到了25min左右，同时该公司把原来的批量生产转变单件流程，大大减少工作中的环节和库存。回到设计图板如同任何工艺过程一样，特别是在最初阶段，总有一些需要改进的地方，对于A380 的机翼缘条的最新加工设备也是这样。需要回到机床制造的设计图阶段去改进。在最初阶段的夹具中采用了具有非常苟刻要求的液压元件。

图2 在机床内部，从起始到随后的加工阶段，操作者通过摄像机来检查工件的夹紧状态，确保工件定位是否合适可靠

DSTechnologie 机床公司额外增加了控制夹具部分的指令（之前由外包完成），同时在Roemheld公司元件基础的夹具系统上由德国亚琛大学提供了必须的设计输入，以确保整个项目从开始就执行得很好。尽管最新的加工系统仍然采用了180°度两个位置的再定位，但最新的安装是用了首先加工后的底背面，而不需要新的轮廓加工机床。“这个改变给了我们两个关键的优点，首先机翼缘条的几何厚薄尺寸稳定性大大提高——由蒙皮、机翼缘条和肋板组成严格要求的区域决定了机翼形状的空气动力学性质。之前的加工程序需要大量的探测及检测，”阿伦.威廉姆斯先生解释说。改变的第二个优点是取代了对所有材料的压型，加工出轮廓，但是在工件上留出了工艺搭子。用这多出的部分来夹持工件，这样更方便，加工尺寸也便于更好地控制。所以，最新的方法不仅达到了加工尺寸的稳定性，而且进一步减少了加工时间。因为减少了把材料变成切屑而形成轮廓，现在的加工周期为15.5min/m。迈克?鲍威尔先生说：“固体废物的去除率大约大于切屑的50%”，随着产生较少的切屑，与切屑相关的问题也相应减少。该盒状物起什么作用？最新的DS Technologie 机床/Roemheld 夹具系统由终端处理系统控制从挤出机自动供料。每台挤出机都具有2D矩阵通过该公司的SAP 企业管理软件来检测，并最终自动决定数控程序的执行。供给该机加工系统的挤出材料的大概长度有一个初步检测，以防止明显的出错。在机加工系统机床的内部配备的摄像机帮助操作人员来监测工件的夹紧状态以及定位是否可靠（图2）。譬如，碎切屑会影响工件/夹具的错误定位；挤出工件掉落于挡块时的平直度和扭曲度会引起定位/夹紧的诸多问题。如果有需要，可以实现各个夹紧单元单独动作以确保准确的操作。在操作人员的监测下，整个工件从头至尾送入机加工系统，并且移送到下一道工序，即按照机翼轮廓的准确形状的成形工序。(end)

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