随着我国航空业的快速发展,对蒙皮拉形机和相关拉形技术的要求日益提高。近年来,我国在拉形技术和设备方面取得较大进步,但是经调研发现国内航空企业钣金车间的蒙皮拉形机换模技术普遍较落后。在换模过程中,主要依靠工人经验实现模具定位,定位准确性差,并且初拉后的热处理阶段拉形机闲置,使得蒙皮拉形生产效率低下。因此,开展蒙皮拉形机快速换模系统研究,成为了提升蒙皮拉形效率的主要发展方向。本文根据某航空企业钣金车间的调研情况,提出了蒙皮拉形机快速换模系统的六个设计目标和基于“双工位”的设计思路。首先,对比若干种方案的优缺点后,确定了一种基于横纵向移动工作台的蒙皮拉形机快速换模系统方案,该方案在满足换模效率提升的同时,更加安全可靠。然后,根据所提出的设计方案,进行详细的模块化设计。对移动工作台、轨道底板、覆盖板移动台、垫块、桥式天车和系统定位装置等进行结构设计,并使用Solidworks三维软件对各个模块及部件进行三维建模。利用ANSYS/Workbench有限元软件对最大拉形载荷下各承载件的强度和刚度进行了校核,结果表明所设计结构能满足工况强度和刚度要求。利用Abaqus有限元软件对移动工作台的横纵向车轮及其轨道进行仿真分析和校核,结果表明轮轨的最大接触应力低于其材料的屈服强度。利用ADAMS运动学仿真软件对移动工作台的横纵向运动进行了运动学仿真,结果表明移动工作台的运行较平稳,满足可行性和安全性要求。最后,对快速换模系统的控制部分进行方案设计,主要包括移动工作台行走机构和液压系统的控制,以及定位系统的控制。利用Matlab/Simulink软件对移动工作台行走机构和液压系统的控制进行仿真,其中行走机构移动工作台各电机的转速同步控制采用偏差耦合同步控制方式,液压系统各油缸的同步顶升控制则采用位移交叉耦合和位移主从协同控制方式。本文设计的定位系统具有记忆储存功能,能够准确录入和调取定位信息,以便系统下次使用。定位系统的控制主要包含桥式天车的驱动、移动工作台激光测距定位和模具的准确定位。该快速换模系统具有自动化程度高、操作简单和安全有效等优点,大大提高了蒙皮拉形机的使用率及拉形工作效率。