航空制造工程技术水平的高低是衡量一个国家发展情况的重要标准。飞机加工和装配是飞机制造过程中的重要组成部分，加工和装配过程中各个环节的质量都会对飞机的整体结构质量和应用性能造成影响。现代化科学技术和设备的引进，飞机零件的加工质量和装配水平得到了提升。传统的装配工艺已经不能满足目前飞机的制造需求，需要顺应时代的发展，设计出一种可以自动进行一系列操作的自动钻铆执行器结构，为飞机装配工作的开展奠定基础。
用于飞机装配的自动钻铆执行器的分析
◎李方雷
自动钻铆执行器在应用的过程中，可以实现对飞机各部位的壁板进行自动钻铆装配，与以往应用的装配技术相比，有效提升了飞机装配质量。自动钻铆执行器结构在目前航空航天制造领域得到了广泛应用。在实际应用的过程中，可以通过开放式的控制系统对自动钻铆执行器进行控制，结合该结构的具体工作流程，掌握自动钻铆执行在应用过程中的关键点，制定合理的应用方案，实现飞机装配过程中的一体化作业。
一、自动钻铆执行器的研究意义
飞机装配是飞机制造过程中的关键流程，主要是按照制造图纸和整体的技术要求，将各个部位的零件进行组合和连接。飞机零件连接质量与后续飞机的应用效果有着直接的影响。目前比较常用的飞机零件连接方式是铆接方法，这种连接方法的应用效果比较好。自动钻铆执行器的研发和应用，有效提升了整体的装配质量和效率，而且还可以在一定程度上减少资金上的投入，提高整体的工作效率，最重要的一点是可以保证装配过程中的精准性，避免人工操作过程中产生的误差现象。将自动钻铆技术应用到飞机装配工作中，是提升飞机结构稳定性和整体应用性能的重要途径。目前我国的应用水平比较低，加强对该技术的重视和研发对我国飞机装配技术水平的提升有着积极的影响。
二、自动钻铆执行器的结构和性能
钻铆执行器整体结构根据抽芯铆钉密封铆接的工艺要求，设计了如图所示的钻铆执行器。主要包括压紧、制孔、排屑、涂胶、供钉、铆接和功能转换等单元。压紧单元采用一对自导向紧凑型汽缸驱动，通过电一气比例阀实时调节驱动汽缸推力，调节范围98～980N。
制孔单元包括制孔主轴和主轴迸给模块。制孔主轴采用GMN高速电主轴，峰值扭矩4.5N·m最高转速20000r/min。进给滑台采用THK一体式集成滑台，并安装风琴式防护罩，减少现场粉尘对滑台精度影响。压力脚一侧安装真空排屑单元，利用真空吸尘器对制孔产生的废屑进行吸除，实现工作现场目视没有明显废屑。
（2）制孔单元控制制孔单元包括进给控制和电主轴调速变频控制。钻削进给采用集成化驱动器，驱动器内部集成了电源模块和逆变器模块。同时选配具有电源扼流圈的滤波器，提高驱动器工作可靠性。为了防止系统突然断电引起的工件损坏和刀具折损，为主轴控制系统配备了电容模块，在系统发生突然断电时，为主轴进给电机提供瞬间电压，保证刀具安全退出。电主轴调速采用主轴配套变频器对主轴转速实时调整。钻削进给和电主轴控制全部通过profibus总线与中央控制系统通信。
4) K8～K9为穿越圆圆沙警戒区航段，是上海港南槽航道和北槽航道的交会处，来往船舶较多，船舶流量较大，风险值急剧上升，应特别小心谨慎驾驶船舶。
铆接单元采用专用铆接头。该铆接头具有铆钉自动吸取功能，可以利用真空自动吸取供钉单元铆钉专用夹头夹持的铆钉。铆接头还具有铆钉芯杆自动收集功能，能够将铆钉芯杆收集至指定位置。自动钻铆执行器采用旋转结构实现各个功能单元的转换，使用伺服电机通过同步带结构按照工作流程完成功能单元转换。
截至2018年，中国以11枚“金钉子”成为全世界拥有“金钉子”最多的国家，浙江省以拥有四枚“金钉子”，是我国拥有“金钉子”最多的省份，另外三枚分别是：2001年、2005年国际地质科学联合会先后批准确立的长兴县煤山二叠、三叠系界线层型、长兴二叠第长兴阶两枚“金钉子”， 2010年5月国际地质科学联合会批准确立的江山市碓边寒武系第九阶江山阶“金钉子”。
三、检测单元
1.加工标准确定。
（1）工控机工控机选用倍福C6110控制柜工业PC。该型号工控机具有较高的可靠性和稳定性，适用于多种复杂环境的高负荷运行。处理器采用Core2双核处理器，能远远满足加工基准测量算法和加工点法向测量的数据处理。工控机同时配备倍福开放式数控软件构成钻铆执行器的控制核心，实现主轴、主轴进给和功能转换以及系统各单元的协调工作。
涂胶单元采用柔性涂胶头，涂胶量可以根据需要实时调节。涂胶头采用活动连接，当涂胶头出现堵塞时可以实现快速更换。
2.法向距离测量。
式(1)和式(2)中,cj,k为尺度系数;dj,k为小波系数;分别表示在h0和h1两点之间插入的2j-1个零。在重构公式中,g0(k)和g1(k)分别为h0(k)和h1(k)的对偶基。
四、控制系统分析
1.主要结构。
为了实现与机器人或者多自由定位机构快速构成自动钻铆系统，钻铆执行器配备加工基准测量传感器，加工之前通过对工件上加工基准的标定，将工件标定至设备加工坐标系中，为设备补偿加工点提供依据。加工基准测量传感器采用cognex高精度工业相机，安装在钻铆执行器上方。为保证基准孔边缘特征提取质量，在特征提取之前，对基准孔边缘特征进行拟合，最后采用成熟的Canny算子提取基准孔特征并计算基准孔坐标值。
飞机装配过程中对各项参数有着较高的要求，要保证铆钉与曲面法线完成重合。如果不能重合且存在着较大的差距，则会对整体的装配质量造成影响，同时也不能保证整体连接的有效性。在应用钻铆执行器时可以设置4个距离传感器，对连接部位进行确定。
供钉单元采用电磁式震动上料器通过专用轨道实现铆钉的定向、排列和隔离，利用压缩空气将抽芯铆钉通过聚乙烯管送至钻铆执行器并由专用夹头夹持，等待铆接单元吸取。
由于微服务很难切得干净,除了向外部提供以外，微服务之间难免会出现少量的调用关系，可将每次调用产生的相关信息写入追踪中心，通过追踪中心提供的图形化界面查看服务之间的调用轨迹和产生的调用延时，从而分析出服务调用产生的性能瓶颈。
（3）气动控制压紧单元、排屑单元和主轴换刀等采用气动控制。钻铆执行器采用festoTYPl0型阀岛对气动信号进行集成控制，并通过profibus总线与主控系统通信。这种现场总线型结构减少了执行器与主控系统之间气路管线和控制信号线的连接。
（4）I/O信号控制钻铆执行器进给限位、刀具判断和真空排屑等开关量信号、法向距离测量、压力脚压紧力调节和主轴进给反馈测量等模拟量信号采用西门子S7-200PLC及扩展模块控制。PLC采用EM277模块通过profibus总线与主控系统通信。
2.控制原理。
控制系统通过profibus实现主控制器对主轴驱动、主轴进给、功能转换、I/O信号、气动单元通信和控制，采用TCP/IP与基准检测相机通信。主控制器通过CP-Link与控制面板通信。
108例患者共计130处病变，包括非致密型腺体17处，良性病变7处，恶性病变10处，总占13.08%，致密型腺体113处，良、恶性病变各有51处和40处，所占比重为86.92%。
结语：本文对飞机自动化钻铆的具体要求进行了分析，结合飞机装配过程中制孔和铆接的操作特点，为实现飞机装配工作的顺利开展，设计了一种集制孔、铆接、涂胶等多功能于一身的自动钻铆执行器，并制定了完善的控制系统。该系统在实际应用的过程中，自动钻铆执行器的应用效果非常好，工艺设计科学合理，在控制方面也非常简单，可以实现飞机装配技术的自动化进行，为飞机加工和装配水平的提升奠定了基础。
（作者单位：航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司工程技术部）
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