隨著新一代飛行器的發展,航空機載系統正朝著綜合化、精密微型化、結構輕量化、高可靠性方向發展。飛機為了提高機動性、敏捷性、作戰效能和精確打擊能力,要求機載系統裝備更加先進的微電子部件以及由微器件、微機電系統和微光機電等所組成的傳感器、控制裝置。這些微小慣性器件的制造,常常涉及精細化和微型化等復雜結構的廣泛應用,對加工、裝調等制造技術都提出了巨大的挑戰。例如:某項目的核心零件重量不足1mg,整體尺寸不足0.1mm3,比一只蚊子還小。
面對如此微小的零件,傳統的機械加工和裝調方式顯然已不適合技術發展的需求,尤其是傳統的儀表裝調都是手工作坊式生產,一個人、一張桌子、一把鑷子、一臺顯微鏡就構成了一條所謂的生產線。產品質量好壞全憑個人技能經驗與手感,對工人技術要求很高、經驗很難傳承、產品一致性不好、生產效率低下。更為棘手的問題是,針對當前微米級尺寸的零件、定位精度的裝調需求,傳統的人工作業已經無法勝任。
針對這種情況,中航工業自控所打破傳統的桎梏,創造性地提出了“自動化—信息化—智能化”的微小慣性器件發展思路。目前微小慣性器件已實現了第一階段的目標,開發出了覆蓋微小識別與測量、微小夾持與作業、超精密定位、微小粘接等全體系的微小自動化裝配技術,建立了精密全自動微小器件裝配線,走出了一條微小慣性器件智能裝配的自主創新之路。
在基礎工藝研究方面,專家對工藝過程開展正向的系統建模仿真和逆向的數據挖掘等技術的深入研究,建立了多物理場間的能量流、信息流的轉換、融合、耗散模型;深入認識了產品零、組件的形位誤差、粗糙度、殘余應力等變量以及裝配過程中的零件的微變形、位姿偏差、裝配力等變量之間的耦合關系及其對產品的性能影響;建立了多輸入-多輸出的形性協同模型和“幾何-物理-性能”之間的映射關系,解決形-性協同問題,夯實參數化制造的技術基礎。
智能化的生產控制網絡通過MES、PMIS、BOM等信息化系統融合,利用基于分布網絡控制技術,實現了訂單與排產的智能化管控、全流程的物流智能管理與配送,以及制造設備的智能化控制。目前在線采集過程數據可以自動進行生產線參數調整,還可以根據生產過程統計的數據進行自動糾錯,并對生產歷史數據進行分析和診斷。
敏捷化的微裝調系統則通過對自動微裝配與模塊化體系結構方面的研究,對精密定位與進給、圖像識別、控制系統等技術進行模塊化開發,研制出可面對不同對象的通用模塊及其運行的標準化平臺,拓展設備的柔性,極大地改變了當前裝配設備普遍存在的應用對象受限的狀況。借助網絡信息技術,完成不同設備之間的控制協調,建立了不同生產線之間的可快速轉換。
自控所專門組建了跨地區的四企(校)聯合研究團隊,將微細加工、微小裝配理論和工程實際結合起來,逐步解決了微小慣性器件的制造問題。
自主創新為自控所微小慣性器件智能制造示范線插上了騰飛的翅膀,該自動微小器件裝配生產線,兩次獲得省部級二等獎,取得專利40多項,同時還被選定為國家級“智能制造試點示范”。
在完善的創新體制和高品質研究團隊的保證下,微小慣性器件制造團隊將在“十三五”期間,繼續開拓創新,致力于微小裝配技術與智能化技術的結合,研究光、機、力、磁、電等多個物理場耦合作用,解決多輸入、多約束、多目標的制造難題,建立以“智能化的專家知識系統”、“智能化的生產控制網絡”、“敏捷化的微裝調系統”核心的微小慣性器件智能化制造線。
(審核編輯: 智匯小蟹)
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