国内结构件数控加工夹具发展现状

　　目前国家对重要领域的大型工业机械建设的投入加大。航空方面，飞机结构件机械加工的主要方法仍是数控加工，尤其是数控铣削。结构件数控加工夹具的发展从很大程度上影响着我国飞机制造的水平提升。但是结构件数控加工夹具存在仍存在着一些普遍问题。

　　高速切削方法被普遍采用，如西飞大型复杂结构件均在西飞数控中心完成加工，结构件种类包括机翼大梁、壁板、梁间肋、框、大型支撑接头和对接接头等，这些结构件除具有槽腔多、壁厚薄、精度高等特点外，需要满足飞机变斜角理论曲面等飞机机翼结构件的通常特性以外，还具有零件轮廓尺寸大、槽腔深和基准平面轮廓度要求严等特性[1]，成飞结构件的加工分别在数控分厂和结构件分厂进行，大型结构件在数控分厂完成，小型结构件在结构分厂进行。目前，在国内整机厂中，结构件数控加工夹具存在如下普遍问题。

　　(1)专用夹具数量多，夹具适用范围窄。

　　中航工业某公司结构件厂在转包项目及大飞机研制中需要加工大量以型材为原料的结构件。这类零件以铣边和钻孔加工为主。由于转包任务的不确定性，且国内大型飞机还处于研制过程中，零件数量少但种类多。为了保证加工质量，每种零件均研制了专用夹具，基座为比较笨重的铸件，且定位精度不高。车间工具库乃至车间地面上堆满了各类夹具。从生产一种零件转换为生产另一种零件时，夹具重新组合转换时间在2h左右，严重影响了生产效率。飞机上的大型整体结构件，如整体蒙皮和壁板，目前仍部分采用大型模胎来进行铣削和切边。模胎设计制造成本高、专用性强。大量模胎占用厂房面积，库房积压严重。

　　(2)缺乏计算机辅助夹具拼装系统和夹具生产流程管理系统。

　　目前，夹具设计或夹具拼装方案规划基本上还是采取手工方式进行。设计人员劳动量大、效率低下;设计质量依赖个人经验和习惯，质量不稳定、规范性差，夹具元件的查找和夹具拼装费时费力。夹具生产流程管理混乱，缺乏夹具及夹具元件的分类检索方法。对于新的结构件，可能存在合适的工装，但由于难以查找，或找到类似工装后，缺乏科学的方法指导拼装，设计者往往最终放弃利用已有夹具或夹具元件，而重新设计和制造，这导致了巨大的浪费。拼装夹具完成工件加工任务后，也不能及时有序地拆装归位。

　　(3)夹具自动化程度低。

　　对于结构件的装夹，目前仍然采用人工方法，如螺钉压板方式，费时费力。在很多情况下，夹具组装时间和工件装夹时间远远多于工件切削时间，导致生产效率低下。

　　夹具与数控机床在结构及控制方面是独立的，难以通过数控指令，协调一致地对工件进行定位、装夹和进退刀加工。

　　(4)夹具元件的标准化程度和模块化程度低，这导致了夹具元件的可重复使用率不高、夹具互换性不强、拼装困难。

　　(5)不能支持采用MBD技术的飞机零部件设计，缺乏三维夹具及夹具元件数模，与飞机零部件设计的三维数字化协调程度不够。