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飞机翼身数字化柔性对接装配技术研究

飞机翼身数字化柔性对接装配技术研究

作者：沙业典中北大学

学位级别：硕士

飞机大型部件的装配对接是飞机总装过程中的重要一环,装配质量和效率决定着飞机的飞行性能、制造成本和生产周期。目前,我国飞机大部件对接仍以传统的对接装配方法为主,数字化柔性对接装配技术还处于初级阶段,还有很多关键技术需要攻坚... 详细信息

飞机大型部件的装配对接是飞机总装过程中的重要一环,装配质量和效率决定着飞机的飞行性能、制造成本和生产周期。目前,我国飞机大部件对接仍以传统的对接装配方法为主,数字化柔性对接装配技术还处于初级阶段,还有很多关键技术需要攻坚克难。面对现代化的发展需要,探索飞机数字化柔性对接装配技术,实现飞机装配的数字化、自动化、柔性化成为了必然之路。本文以飞机大部件柔性对接装配的相关技术为研究对象,包括翼身高精度测量场的构建,激光跟踪仪的测量方法与可视化,部件对接原理与误差处理方法等,并开展了飞机翼身对接装配实验。本文的主要研究内容如下:(1)构建了高精度测量场。根据飞机翼身部件对接的特点,建立测量场中全局坐标系与局部坐标系的关系,并对布尔莎-沃尔夫坐标转换模型进行优化,利用蒙特卡洛仿真方法分析了测量场误差模型。针对叉耳式部件对接建立了位姿计算模型,提高局部对接准确的。(2)提出了一种由对接基准面位置决定的距离加权误差的曲面匹配计算新模型。不同的位姿控制点与基准面的位置关系对拟合误差的权重赋值,并对控制点的理论坐标进行预处理,实现曲面体的高精度定位。(3)搭建翼身模拟对接平台并进行实验验证。针对提出的曲面位姿匹配优化方法,用激光跟踪仪进行多组取点实验论证,对比采用优化方法前后的目标位置误差,验证了位姿计算模型的正确性,有效降低翼身对接装配的误差。

关键词：飞机大部件对接装配测量场位姿调整激光跟踪仪

面向最优匹配位置的大部件自动对接装配综合评价指标

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机械工程学报 2017年第23期53卷 137-146页

作者：王皓陈根良黄顺舟陈坤勇上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

火箭、飞机、舰船等大型产品结构复杂,多为分段制造后进行总装对接,此类分段大部件对接质量直接影响总体装配质量。传统的对接装配工艺自动化程度低、过度依赖专用检具和人工经验。部件对接装配最佳匹配位置的确定,是提高大部件对接装... 详细信息

火箭、飞机、舰船等大型产品结构复杂,多为分段制造后进行总装对接,此类分段大部件对接质量直接影响总体装配质量。传统的对接装配工艺自动化程度低、过度依赖专用检具和人工经验。部件对接装配最佳匹配位置的确定,是提高大部件对接装配效率和质量关键之一,基于先进测量设备和自动化定位装备,建立面向大部件最优匹配位置的综合评价指标体系。首先,基于点集匹配、直线对齐、平面匹配和曲面匹配的数学模型,建立大部件对接结构中各关键特征的装配准确度评价指标;其次,从制造准确度和协调准确度两个方面构建大部件对接装配最优匹配位置的综合评价指标体系,为部件制造质量评估提供有效的评价方法,也为部件之间最优匹配位置求解提供目标;最后,基于实验室自主研发的大部件对接平台,以筒段模拟件对接为研究对象,验证了这一综合评价指标体系在指导大部件装配对接的有效性,与传统工艺相比,可直接保证最优对接位置,提高装配质量。

关键词：大型部件对接装配自动化匹配评价指标

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基于飞机自动化对接装配实例的工艺选优

机械工程学报 2010年第1期46卷 175-181页

作者：余锋杰柯映林方强浙江大学机械与能源工程学院杭州310027

为满足工艺对比评价的应用需求,提出面向某型号飞机大部件自动对接装配系统的工艺选优方法。以数据库中的装配实例为数据源,详细阐述效能函数、费用函数、效能费用比的计算过程,并给出简化的评价模型。采用非参数统计思想,通过二维列联... 详细信息

为满足工艺对比评价的应用需求,提出面向某型号飞机大部件自动对接装配系统的工艺选优方法。以数据库中的装配实例为数据源,详细阐述效能函数、费用函数、效能费用比的计算过程,并给出简化的评价模型。采用非参数统计思想,通过二维列联表的独立性检验实现工艺路线和工艺性能的相关性分析。通过Wilcoxon秩和检验方法,实现工艺路线的选优求解。为减少随机因素的影响,引入模糊聚类方法,完成典型实例集的工艺选优求解。计算实例表明,该方法能够从历史数据得到统计推断性结论,目标是选取较优的装配工艺、形成装配知识、控制装配费用、提高飞机装配的准确度和效率。

关键词：飞机对接装配工艺选优效能函数费用函数非参数统计方法

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飞机自动化对接装配系统的故障维修决策

计算机集成制造系统 2009年第9期15卷 1823-1830页

作者：余锋杰柯映林应征浙江大学机械与能源工程学院浙江杭州310027

为保证飞机大部件自动化对接装配的安全性、可靠性和经济性,提出了面向装配系统现场设备的故障维修策略。在分析维修目标的基础上,构建了维修决策的数据模型。通过层次分析法、残缺判断矩阵处理机制和相容矩阵分析法,实现了设备故障实... 详细信息

为保证飞机大部件自动化对接装配的安全性、可靠性和经济性,提出了面向装配系统现场设备的故障维修策略。在分析维修目标的基础上,构建了维修决策的数据模型。通过层次分析法、残缺判断矩阵处理机制和相容矩阵分析法,实现了设备故障实例各准则和指标权重的合理配置。基于数据标准化技术,由失效模式与影响分析故障描述,导出了故障风险度的评价模型。针对不同类别设备可靠性设计的差异性,引入综合维修模式,采用灰色聚类实现维修决策。该决策已应用在飞机大部件自动化对接装配系统中,提高了系统稳定性,降低了设备故障风险,同时控制了维修费用,并形成了维修策略知识库。

关键词：对接装配故障维修层次分析法残缺判断相容矩阵失效模式与影响分析灰色聚类

新型运载火箭芯一级发动机垂直对接装配方案设计

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导弹与航天运载技术 2019年第2期 101-105页

作者：国冰孙伟赵鸿飞申定贤张志博天津航天长征火箭制造有限公司天津300462

由于某型运载火箭芯一级发动机与总体接口复杂,水平对接装配困难等问题,基于对发动机机架及壳段吊装试验后径向变形的研究,开展发动机垂直对接装配方案设计,实现中国液体火箭发动机垂直对接装配。该垂直对接方案具有发动机机架径向变形... 详细信息

由于某型运载火箭芯一级发动机与总体接口复杂,水平对接装配困难等问题,基于对发动机机架及壳段吊装试验后径向变形的研究,开展发动机垂直对接装配方案设计,实现中国液体火箭发动机垂直对接装配。该垂直对接方案具有发动机机架径向变形小、对接装配质量高、安全可靠、简单易行的特点,为未来中国大型及重型火箭发动机对接装配提供了宝贵的经验。

关键词：运载火箭发动机垂直对接装配

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大型筒体—端框对接装配在线检测系统研究

大型筒体—端框对接装配在线检测系统研究

作者：李猛大连理工大学

学位级别：硕士

在航空航天等国家重点工程建设领域中,存在一类复合材料简体与金属端框组合结构的大型筒段部件,其制造质量直接影响着装备的整体性能。由于成型后的复合材料简体和加工后的金属端框尺寸误差相对较大,误差终端累积效应不可忽略。这类大... 详细信息

在航空航天等国家重点工程建设领域中,存在一类复合材料简体与金属端框组合结构的大型筒段部件,其制造质量直接影响着装备的整体性能。由于成型后的复合材料简体和加工后的金属端框尺寸误差相对较大,误差终端累积效应不可忽略。这类大型筒段对接装配往往依赖人工经验的反复试装,效率低、质量稳定性差。将现代在线检测技术与传统对装工艺有机结合,为该类大型筒段精确对装提供了有效途径。本文以中国运载火箭技术研究院委托项目为依托,针对大型简体-端框对接装配难题,开展对接装配在线检测方法及系统研究。针对工件几何尺寸大、结构刚度低、误差终端累积效应显著等特征所引起的大型简体-端框对装问题,分析了现有大型筒体-端框对装方式的不足,研究了一种基于过程参量在线反馈的精确对装新方法;设计了筒体和端框的圆跳动、对装缝隙等多参量同步在线检测方案;研究了各测量信息获取方法及相关技术,并对图像传感器进行了标定实验。为提高大型部件简体-端框对接过程中的装配调整效率,开展了大型筒体-端框对接装配位姿计算与调整方法的研究。利用大型筒段装配对接面的实际测量信息,建立了大型筒段位姿的数学模型,求解了筒体动态位姿的调整参量,进而为指导大型筒段装配位置和姿态的调整提供数据支持。基于"PC+ARM"的结构形式构建了对装过程在线检测系统,在现有对接工装基础上设计了执行系统测量动作的在线检测机构：采用模块化手段规划了大型简体-端框在线检测控制系统的功能模块,解决了测量数据实时采集、无线通信及机构运动控制等问题,同时利用VB开发在线检测系统多功能用户操作界面,实现人机交互功能。最后,将所研制的在线检测系统实际运用于某大型筒体-端框对接装配中,验证了所研制的在线检测方法及系统对提高对装精度和对装效率的有效性。

关键词：在线检测简体-端框对接装配位姿计算

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基于多源测量的机身段对接装配技术研究

基于多源测量的机身段对接装配技术研究

作者：刘旭浙江大学

学位级别：硕士

某型号飞机机身前、中段部件为工艺分离面,对接质量和精度要求高、工艺难度大、装配周期有限。然而,受原总装平台工装与模拟量传递方式的限制,原装配平台存在较多生产效率不高、生产过程需反复调整的问题,而且面对这种大尺寸机身部件对... 详细信息

某型号飞机机身前、中段部件为工艺分离面,对接质量和精度要求高、工艺难度大、装配周期有限。然而,受原总装平台工装与模拟量传递方式的限制,原装配平台存在较多生产效率不高、生产过程需反复调整的问题,而且面对这种大尺寸机身部件对接装配,传统的测量方法无法克服测量范围大与测量精度低的矛盾,实现对飞机部件装配要素信息的精确采集以及装配过程状态信息的实时获取和动态反馈。在此背景下,本文以某型号飞机机身段对接装配需求为核心,对调姿对接定位、数字化测量、工艺集成管理以及装配虚拟仿真等关键技术进行深入分析和研究,最终设计完成了一套覆盖全局的基于多源异构集成测量的对接装配系统。主要研究内容如下:1、根据某型号飞机机身段结构组成、工艺特点以及对接处的连接形式、装配工艺方式进行工艺需求分析,确定数字化装配工艺设计方案和工艺流程;2、通过对三维坐标转换方法的研究,构建统一的激光跟踪仪、iGPS坐标系,设计两种数字化测量系统协同应用的布局方案;3、研究测量控制场支撑下的多任务测量软件平台技术及其二次应用开发技术,对数字化测量与数据分析系统进行总体设计和功能模块设计,实现对多源异构测量数据的结构化管理,科学指导飞机部件装配过程;4、通过可行性验证试验,对基于多源测量的机身段对接装配系统进行性能测试,通过验证,得出此套系统实现了工艺集成管理,经过对测量数据进行采集并加以分析,驱动数控调姿定位系统完成机身段的调姿、定位,在保证高精度的前提下,有效提高了飞机部件装配的水平测量效率,实现了课题研究目标。

关键词：多源测量机身段对接装配调姿定位

特殊条件下小间隙对接装配平台结构设计与理论分析

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特殊条件下小间隙对接装配平台结构设计与理论分析

作者：张星燕山大学

学位级别：硕士

在某些特殊条件下,为满足装配和性能测试等各种工况,大型零部件之间需要多次进行对接和分离操作。目前,在此类零部件之间的对接和分离主要采用人工对位和操作,由于其操作安全性与装配质量主要依赖于工艺人员的工程经验和技能水平,致使... 详细信息

在某些特殊条件下,为满足装配和性能测试等各种工况,大型零部件之间需要多次进行对接和分离操作。目前,在此类零部件之间的对接和分离主要采用人工对位和操作,由于其操作安全性与装配质量主要依赖于工艺人员的工程经验和技能水平,致使装配过程存在诸多隐患。为了解决上述问题,本文对特殊状态下的对接装配平台提出新的性能要求,结合现有工艺过程,设计新的对接装配平台,并应用相关软件对关键零部件的静力学和运动学进行分析。新的对接装配平台能够克服传统吊装方式的缺点,解决由于吊车和地面移动工装的移动精度不高导致的人工调整困难和对接部件可视性不强的问题,能够实现位姿调整的量化,可以提高对接和分离工艺的效率和质量。本文首先分析国内外对接装配平台的研究现状和设备特点,结合实际工况,提出一种对接装配新方案,设计方案可以实现五自由度位置和姿态的微观调整,加上竖直宏观移动,二者结合可实现六自由度的位姿调整。配合移动承载车的水平调整,能够准确实现部件之间的对接和分离工艺。根据工作环境,利用测距仪对不同部件进行测量和监控,并对可调部件的位姿进行坐标计算;采用五次多项式对部件进行姿态的轨迹规划,对于测量误差和调整误差进行了分析,并给出了对接或分离工艺完成的判断方法,从系统角度分析了控制系统设计的流程。然后,运用三维建模软件建立对接装配平台的模型,并对各零部件进行详细的结构设计、刚度计算和校核工作。最后,根据实际受力情况和约束条件对支撑平台、升降支架、大虎克铰和连接件等零部件进行有限元分析,对部分零部件进行了减重结构优化,结果表明,零件强度和刚度满足设计要求。并对升降支架在支撑平台上最低工位和最高工位时,支撑平台的直线度进行了分析。

关键词：对接装配调姿机构检测定位位姿计算

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基于激光扫描的火箭对接装配测量及调整技术

宇航计测技术 2020年第6期40卷 64-68页

作者：王津朱艳妮吴华阳陈宝有张学伟崔蕴天津航天长征火箭制造有限公司天津300462 中国人民解放军空军指挥学院北京100089 北京航天计量测试技术研究所北京100076

针对某型号运载火箭水平和垂直对接高精度、高效率的装配需求,提出采用大尺寸非合作目标三维形貌测量仪辅助对接的方法。通过激光扫描测量运载火箭部段点云数据,拟合火箭对接面的形貌,反馈给对接执行机构调整位姿参数。理论分析和试验... 详细信息

针对某型号运载火箭水平和垂直对接高精度、高效率的装配需求,提出采用大尺寸非合作目标三维形貌测量仪辅助对接的方法。通过激光扫描测量运载火箭部段点云数据,拟合火箭对接面的形貌,反馈给对接执行机构调整位姿参数。理论分析和试验验证表明,该方法可有效提高对接装配精度和效率。

关键词：激光扫描火箭对接装配测量