飞机结构件作为构成飞机机体骨架和气动外形的重要部件,它具有品种繁多、功能重要的特点。为了提高飞机结构件的加工质量,国内采用了先进的加工工艺,但是由于机床夹具的柔性化与自动化程度低,导致夹具数量多、夹具适用范围窄、工件装夹困难,严重影响了飞机结构件的加工效率和加工质量。在飞机结构件夹具设计过程中,需要花费大量的时间去构建零部件模型和虚拟装配,影响了夹具的设计效率。为了解决上述问题,本文进行了以下几方面的研究。首先,在CATIA环境下,利用VB语言开发了飞机结构件夹具设计系统。利用VB开发了夹具设计系统界面,实现了CATIA与系统界面的衔接,并设计了系统程序。运用变量驱动参数化建模方法与程序驱动参数化建模方法,实现了夹具元件的参数化建模,并使用宏录制方式来获取部分建模程序。利用CATIA提供的API接口和VB语言实现了附带约束关系的夹具各零部件间的虚拟装配。详细说明了夹具标准件库的建库方案,并举例说明了构建夹具标准件库的具体方法,介绍了夹具标准件库的结构。其次,以飞机桁类结构件的铣削加工为例,提出了一种柔性、快速、自适应、多工位夹具方案,并利用夹具设计系统实现了各零部件的参数化建模和虚拟装配,提高了夹具的设计效率。分析了飞机桁类结构件的特点,确定了夹具的夹紧和定位方案,实现了夹具结构的总体设计。详细分析了铰杆增力机构的原理,并设计了二次正交铰杆増力机构,以弥补气动传动夹紧力不足的缺点。设计了夹具气动夹紧系统,并详细说明了气动夹紧原理,提高了夹具的自动化程度。此夹具适用于不同尺寸的桁类零件,实现了工件的多工位加工,从而提高了夹具的柔性化程度。最后,采用西门子S7-200系列PLC设计了夹具控制系统。详细说明了夹具控制系统的控制要求,绘制了夹具控制系统的控制流程图,并完成了PLC控制器与传感器的选型,确定了夹具控制系统的组成结构。根据控制系统的控制要求,确定了I/O口地址分配,并根据I/O地址分配表,确定了控制系统接线图。根据程序设计的一般方法,在STEP7-Micro/WIN软件中编制了相应的控制程序,并对控制程序进行相应的调试,模拟实际工况,以保证控制程序的可行性。