柔性工装控制系统的设计

【关键词】柔性工装 控制系统 设计

1 绪论

随着市场经济的高速发展，用户要求产品的设计种类也越来越多样化，用户对于产品的质量也提出了更高的要求。在航空航天、汽车、轮船等行业中，柔性工装应用广泛。生产制造业为了提高市场竞争力，必须快速适应市场需求，并且对于这一需求给予快速的反应，以此来提高自己的制造能力。

然而，控制系统在柔性工装中具有举足轻重的作用，再加上用户对于设计多样化的要求，所以柔性工装控制系统的设计成为本文研究的重要对象。

2 柔性工装定义

首先，工装指的是一种工艺设备，为了保证零件在加工中的质量和效率而使用的一种设备。

那么，柔性工装则就是相对于定位夹紧等单一传统工装而言的技术。柔性工装系统结合了数字化技术和自动控制技术，将软件和硬件相结合。所以柔性工装是对工装的一种升级与变化，因为柔性工装能够根据待装工作任意调整，从而实现产品装配质量与效率的统一。柔性工装与柔性装配技术有着密切的联系，柔性装配技术包括：精确定位与测量、柔性工装、数据采集处理。然而柔性工装是柔性装配技术的中心环节即最重要的环节。

3 柔性工装技术发展概括

3.1 国外发展状况

早在二十世纪三十年代，英国的一家坦克制造厂就率先使用了柔性工装技术。并且他们在现代柔性工装技术中进行创新，使现代柔性工装的种类和工作原理更加的科学。

然而柔性工装技术开始应用机设计中是在20世纪末，那时飞机数字化装配技术兴起，并且随后在美欧等发达国家迅速发展。在1994年欧盟提出在飞机上面的柔性工装控制系统方面的研究设计，并得出研究柔性工装控制系统的最终目标就是实现数字化无型架装配（JAM）。美国Boeing777研制周期缩短，出错率也减少了，成本也降低了，这成为制造研究柔性工装设备在数字化和技术化方面的双重突破。

总之，柔性工装控制系统的设计在国外飞机制造业中起到了重要的作用，为国外机械制造业的发展也带来了美好的前景。

3.2 国内发展状况

近年来，我国飞机制造业及科研院校在引进国外先进技术的同时，也对柔性工装控制系统的设计加以高度的重视，并对此进行了一系列的研究。尤其是在航空业和企业中的装备技术和组织管理方面，必须要采取先进技术。飞机制造业运用CAD技术在飞机型架中的创造与设计，建立了柔性工装控制系统的参数设计。

比如，西北工业大学的吴建军、谷雨等，他们设计的柔性工装控制，就是利用模糊控制的方法，调节机械执行机构控制系统的参数，以此来减少误差，从而实现控制系统装配与定位的同步控制。再比如，西北工业大学的王仲奇、肖庆东，他们也对柔性工装控制系统进行了开发与设计，所得的成果就是“十字架支臂式”定位装置，并将这个定位装置进行了数字化装配定位系统平台的组建，这也是在柔性工装控制系统方面的一大突破。

4 柔性工装控制系统的方案设计

柔性工装控制系统的方案设计，决定了这个柔性工装系统的运行质量与效率。柔性工装控制系统的设计方案可采用PLC并行控制策略，电机与驱动器相对应。这样可以保证同时对多柔性支撑装置进行调整，并且这个方案可以使调整的时间比较短。为了解决在这个方案中系统成本高，所占空间大等各种局限性，可以采用串行控制方案，在电机和驱动器之间增加切换控制电路，这样就可以让一个驱动器带动多个电机。这样就可以得出采用“上位机+控制器+执行单元”这种控制方式，是柔性工装控制系统的一种重要设计方案。

5 研究柔性工装控制系统的意义

在经济高速发展的今天，科学技术也不断的发展，因此人们的机械制造产品需求也不断提高。为了满足广大用户的需求，机械制造业必须提高自己的设计与创新。由机制造领域对柔性装配技术的要求越来越高，这使得飞机柔性装配技术成为机械制造的关键环节，因此为了飞机柔性装配的发展，研究柔性工装控制系统的设计具有重要的意义。

6 总结

柔性装配在现在的机械制造行业有着举足轻重的地位，飞机柔性装配在各种新式飞机的研制中也是中心环节，把握好柔性装配技术，才能提高飞机装配的质量和效率，减短飞机研发的周期，降低成本，才能实现利益的最大化。

本文结合了飞机制造领域对于柔性装配的高要求进行分析，并且对柔性工装的发展状况进行了简要的概括，并提出了柔性工装控制系统的方案设计，为柔性装配的进一步发展奠定了基础。

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