民用飞机机身壁板多机器人双束激光智能焊接装备研制
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完成单位:中国商飞上海飞机制造有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-176
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
陈洁,孙小峰,李昊,易俊兰,张增焕,王玉华,邓景煜,赵绪杰,陈磊,何思航,杜勇刚,夏令,杨红艳,郁峥嵘
项目概况
围绕大型飞机制造实现高效、低成本和结构轻量化的发展需求,开展国产大型民用飞机壁板“以焊代铆”研究,研制出国内首台套双光纤激光器多机器人双侧同步激光智能焊接系统。
针对铝合金焊接激光吸收率低问题和光路传输柔性化需求,采用两台光纤激光器和光纤传输光路,相比国外CO2激光器,更适合铝合金焊接;针对重载龙门结构复杂、运动惯性大、精度差问题,装备主结构采用一个轻载龙门,针对装备灵活调姿、运动柔性化需求,采用三个独立控制的机器人分别带动两个焊接工作头和一个夹持工作头,实现单光束焊接、双光束双侧同步焊接与型材支撑导向功能;针对机身壁板大尺寸、薄壁焊接变形问题,根据机身蒙皮及长桁结构自主设计蒙皮全型面真空吸附工装与长桁柔性施压与导向的随焊定位工作头,实现焊接过程中的精准定位;针对上述龙门+机器人共18轴的复杂结构协同控制难题,采用roboteam将三维龙门和三轴定位机器人、两台标准6轴焊接机器人关联,重新建立坐标,实现多机器人同步协调,共同完成定位装夹及焊接任务;针对高效率、高质量制造需求,开发了高速高速焊接条件下的双侧空间曲线长焊缝轨迹智能识别与跟踪反馈系统、质量与加工参数在线检测系统,开发一体化总制系统,突破了多系统集成与协同控制技术。本装备经专家认定为国内首台具备大尺寸铝锂合金机身壁板双光束激光焊接能力的装备,上海科学情报技术研究所进行科技查新鉴定具备新颖性。
基于本装备,形成专利4项,形成企业标准1项,完成民用飞机4275mm×1230mm壁板件示范应用,单件减少铆钉、型材弯边等重量共计4.304kg,同时减少了后续密封工序,节约了工艺成本与后续运营成本。除航空领域外,本装备还可用于高速列车、航天等具有蒙皮-长桁加强结构件的焊接制造。此外,本项目攻克了复杂多轴多末端执行器装备的控制难点,对相关机器人和激光技术的应用及其产业的进步具有重大的推动作用,可向其他具有类似需求的行业领域推广,如双面同步激光喷丸成形加工等,具备广泛的社会价值。