飞机、风电机、火箭等大型工业产品都是先生产各个部分的组件,再进行组装的。例如飞机装配就是飞机生产的三个重要阶段之一,内容众多,协调关系复杂,几乎可占飞机总制造周期的25%~40%。在装配中,如何让每个部件都精准地安装在指定位置是个难题,目前正在探索的方式是采用数控液压定位系统辅助大部件组装。数字油缸在其中也发挥着巨大作用。
一、数字油缸的结构及工作原理
在结构上,数字油缸采用直联式结构将伺服电机、伺服阀、检测反馈丝杆直接集成在液压油缸上,既不需配备调速阀、单向阀、流量阀等液压系统元件,也不用在电器上安装行程开关、继电器等元件,整体结构十分简洁,各元件也很集中。
在控制单元上,数字油缸同时具有总线控制和连续控制功能。在实现计算机总线控制系统的同时,也可使液压设备与其他加工元件组成数字化控制的组合加工单元。数字油缸的运动特性可被完全标量化或数字化。通过内部设计,将电脉冲的频率与数字油缸的运动速度对应,电脉冲的数量与数字油缸的行程或转角对应。因此,数字油缸在推力、速度、行程等方面的控制精度非常高。
二、数字油缸在数字液压定位系统中的应用
飞机在进行组装时,每个部件需要安装的位置都是固定且提前测量好的。组装时需要用升降设备将组件送到指定位置后再进行安装,因此组装设备中需要用到一个位移控制十分精确的数控定位系统。目前已有相关机构在研究数字油缸在该数控定位系统的应用。在该系统中,数字油缸作为中心部件与液压站、控制器、阀体等组合成一个执行系统,通过数控编程控制,利用油缸推力将组件推送至预定位置。数字油缸高精度的行程控制,可以使定位器的定位更精确;整个系统可作间歇式运动,有效避免因油缸连续运作带来的油温升高等不良因素。
飞机的生产能力是衡量一个国家航天实力的因素之一。一架性能卓越的大飞机除了零部件的性能要优越,整体组装能力的提升也是很有必要的。目前我国大部分的定位工作都是人工作业,需花费大量工时进行校正、对接等组装工作。采用数字油缸为主体部件的数控定位系统,能有效提高飞机组装的工作效率,实现飞机制造企业的资源再调配,使企业生产能力得到提高。