为了提高新型F-35闪电II的产量并降低生产成本,诺斯罗普·格鲁曼航空系统公司的工程师正在使用商用六轴机器人进行钻井和紧固应用。


F-35闪电II(前身为联合攻击战斗机)是一种超音速、多用途战斗机,计划明年开始服役。据一些专家称,这可能是最后一架为美国军方建造的载人战斗机。

这种单引擎飞机将分为三种型号:美国空军的传统起降机型;美国海军的一艘航母模型;以及美国海军陆战队的短起飞垂直降落版本。飞机也将为皇家空军、皇家海军和其他联合军事力量建造。

为了提高产量,降低生产成本,在洛克希德·马丁航空公司有限公司(沃斯堡,TX)的工程师们利用精益生产原则,如单件流,刚刚在时间部件交付和标准化。例如,F-35的所有三个版本将分享80%相同的部件。

“三F-35变体从一个共同的设计中获得的,共同开发并使用相同的维持基础设施全世界,将取代至少13种飞机的11个国家开始,使得闪电II是历史上最具成本效益的战斗机计划”丹·克劳利,洛克希德·马丁公司执行副总裁兼F-35项目总经理说。

在接下来的20年里,3000多架飞机将装配。一旦生产斜升,我们的目标是打造一个F-35的日子。为了提高装配速度和提高质量,洛克希德·马丁公司外包机身BAE系统公司(马里兰州洛克维尔)和诺斯罗普·格鲁门航空系统(埃尔塞贡多,CA)的部分。

美国空军研究实验室(AFRL, Dayton, OH)一直致力于在F-35的生产过程中使用商用六轴机器人。诺斯罗普·格鲁曼公司位于加州棕榈谷的工厂最近为第一架生产飞机运送了中心机身。

诺斯罗普·格鲁曼公司战术系统副总裁兼F-35项目经理马克·塔克表示,该公司“在使用机器人技术加速中心机身组装方面投入了大量资金”。在低产量的初始生产阶段安装机器人钻机,预计可将关键组件的钻井时间减少70%。”

例如,AFRL最近的一个名为“受限空间中的引导机器人和机器人应用”的项目使用了FANUC机器人美国公司(Rochester Hills, MI)的2000/125L系列机器人。该机器人配备了来自Brown Aerospace Manufacturing Systems Inc. (Kimball, MI)的钻孔末端执行器,允许紧凑的直角主轴进入90%的位置。视觉引导系统允许机器人进入F-35进气道的狭窄开口。

复合管由安装需要数百机械紧固件的铝框架与所述中央机身集成。组装过程需要钻孔和每个导管800米的孔锪。各空气管道是长大约9的脚,但在内部直径只有20英寸。尽管人体工程学挑战空间的限制,操作最初手动完成。汇编会爬进去的管道和使用手工工具。

由于每个800个钻孔点都有一个独特的安全半径区域,该研究项目中使用的机器人使用了由variable Reduction Solutions Inc. (VRSI, Plymouth, MI)开发的激光跟踪系统,以帮助在一个非常窄的公差内定位正确的位置。采用激光检测系统对各孔洞的质量进行了评价。

诺斯罗普·格鲁曼公司最终计划安装三个机器人单元,在进气管道的三个不同部分钻孔,每组大约需要2400个孔。“通过使用铰接式机器人,我们将从50小时的手工流程变成15小时的自动化流程,”参与该项目的制造技术开发工程师斯科特·吉列(Scott Gillette)说。“我们还将减少占地面积。此外,我们还在研究机器人紧固的应用。”

美国空军研究实验室刚刚实施了一项名为“可负担得起的精确机器人制导”的新自动化计划的第一阶段。这项为期两年的研究的目的是开发可以应用于航空航天钻探和紧固应用的机器人技术。该原型电池将被F-35的工程师用来组装中心机身。

该项目需要在每一侧钻大约4000个孔,钻穿各种复合材料和金属叠层。孔径范围从0.190英寸到0.250英寸。VRSI的首席运营官唐•曼弗雷迪说:“传统上,这种类型的钻井都是用大型龙门式机械完成的,它们不像机器人那样灵活。”

“生产系统将每个包含高达每细胞四个机器人来完成所要求的钻孔,”增加曼弗雷迪。原型预计将于今年年底完成,而量产版将于明年年底在诺斯罗普·格鲁曼公司的帕姆代尔工厂登场。

许多观察人士认为,F-35的应用最终将渗透到商业航空领域,并推动机器人的广泛使用。吉列指出:“机器人钻井是一个不断发展的领域,对整个航空工业都有重大好处。”

“我们正在使用市售的机器人,以保持开发成本,补充说:”吉列。“精度和到达信封是最重要的属性,我们通常寻找在场外的货架关节机器人。我们希望与供应商建立合作,而不是开发机器人技术为我们自己的需要。我们只是希望利用该技术,不拥有它。”