飞机轻型自动化制孔系统及关键技术

飞机装配技术面临着自动化、数字化和柔性化的发展趋势,面对日益激烈的竞争,在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性、设备成本等因素.与壁板自动化装配常用自动钻铆系统不同,自动化制孔系统更常用于部段总装和部件对接,这些位置由于开敞性问题往往只适合采用自动化制孔的方法.轻型自动化制孔系统是在装配效率、系统柔性和设备成本之间折衷的一种方案,受到国内外业界的普遍重视.     

数字化自动钻铆在飞机机身壁板上的应用研究

针对飞机制造领域中高质量、高效率的自动化装配需求,提出一种当今飞机制造发展趋势下的新概念“飞机机身数字化自动钻铆装配技术”,并从飞机制造和装配的观点,研究了飞机机身数字化自动钻铆装配技术中的制造和装配问题,分析了自动钻铆设备的结构和工作原理,分析了机身壁板定位夹具的确定,研究了机身壁板的装配工艺,分析了数字化自动钻铆技术在机身面板上的应用过程,并对自动钻铆装配技术的工艺性进行了实际验证和系统的分析研究,以期通过有效研究达到实际应用的目的 ,并有效缩短飞机的研制周期、降低生产成本和提高飞机产品的竞争力。     

飞机数字化自动钻铆系统及其关键技术

飞机装配技术面临着自动化、数字化、集成化和柔性化的发展趋势,面对日益激烈的竞争,在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性和设备成本等因素.作为最早实现的领域,壁板自动钻铆成为飞机自动化装配最成熟、应用最广泛的领域.随着自动化程度的提高,超级壁板拼接、甚至机身筒段装配也开始应用自动钻铆系统[1-4].自动钻铆系统的发展和应用,体现了飞机装配的自动化、数字化、柔性化和集成化趋势.     

面向自动钻铆机的机身壁板模块化工装设计

基于对飞机机身壁板装配的结构特点与自动钻铆机钻铆工艺性的深入分析,针对某型号飞机机身壁板装配,研究某型飞机机身壁板装配工艺基础上,设计一套能够适应自动钻铆机机身壁板装配模块化工装。该工装可实现不同型号飞机机身壁板定位装配,可与自动钻铆机良好结合,为提高不同型号机身壁板装配二次定位精度和装配质量的稳定性与缩短生产准备周期提供了保障,同时结合人机仿真技术与动态测量技术验证该工装在某型机身壁板装配中的应用。     

大飞机翼盒机器人制孔系统集成技术研究

机翼装配是飞机制造中的一个重要环节,其中翼盒装配制孔数量多、质量要求高、工作强度大,因此各种自动化制孔装备陆续登场,活跃在国内外航空制造业的舞台。由于机器人具有高度灵活性,利用机器人对机翼蒙皮壁板装配实施数字化制孔作业,成为现代飞机机翼装配的一个发展方向。本文介绍了一种基于AGV搭载机器人的可移动机翼装配数字化制孔系统,并对这种复合式机器人制孔系统集成技术进行了探索,通过机械系统集成、电控系统集成、软件控制集成实现总体系统集成,从而实现大飞机翼盒机器人制孔系统的自动化、精确化制孔作业。     

基于西门子控制系统机器人制孔执行器的研制

根据某型号飞机铝合金、钛合金及叠层机身部件的结构特点和制孔工艺需求,基于西门子Simotion开发出了一套机器人制孔执行器。详细分析和设计了制孔执行器系统的总体框架、硬件模块、软件模块及HMI界面模块。现场应用证明,该制孔执行器操作方便、性能稳定,可提高飞机部件装配中的制孔质量和效率。     

基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术

针对大型飞机机身部件装配过程中经常出现装配精度超差造成的装配返工、返修现象,提出基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术。首先,对零部件或在制装配件的关键特性点实际坐标信息进行预处理,包括坐标系转换、数据补偿、数据整合与格式转换;其次,基于装配工艺和实测数据,建立基于实测数据的装配工序精度模型,进行预装配精度分析。最后,以某型飞机中机身壁板装配为例,采用激光跟踪仪获得关键控制特性点的三维坐标实测信息,将处理后的实测数据作为装配精度预测模型的输入偏差进行预装配精度分析,实现了中机身壁板的质量控制。     

基于双目视觉测量系统的孔位补偿研究

由于加工装配误差等原因,飞机壁板工件的数学模型和实际模型往往不一致。为解决不一致导致的制孔位置精度差的问题,提出了一种基于双目测量系统的孔位补偿方案。为了能够更好地设计满足制孔需要的视觉测量系统,分析了机器人自动化制孔系统的工作流程。然后介绍了视觉测量系统组成和工作流程,最后分别对视觉测量系统的基准孔三维坐标提取、孔位误差补偿、数据库读写3个重要功能的技术进行了详细的介绍。通过该双目视觉测量系统的孔位补偿方法,可以获取基准孔的三维坐标,对孔位误差进行补偿,补偿信息写入数据库,提高机器人自动化制孔系统的制孔位置精度。     

大型复合材料机身壁板多机器人协同装配调姿控形方法

针对飞机大型复合材料机身壁板尺寸大、曲率大、外形偏差不易控制等装配工艺特点，提出了一种基于多机器人协同的复合材料机身壁板装配调姿控形方法。实现了各机器人末端夹持单元预定位，并建立了多机器人柔性装配工装的全局运动学模型；通过多机器人主从协同运动实现复合材料机身壁板的调姿定位，分析了协同运动误差；构建了壁板形状控制点偏差与机器人运动量的变换关系，通过机器人的运动实现了复合材料机身壁板的形状控制。最后，对所提出的方法进行了应用实验验证，结果表明采用主从协同运动的调姿方法，调姿定位精度优于0.08 mm。形状调控后复合材料机身壁板形状精度可达0.6 mm，证明了该方法的可行性和有效性。     

基于ELM的飞机数字化装配定位运动模型

针对飞机装配中开敞性较差环境下的串联装配机构半闭环定位运动控制问题进行研究,提出了基于极限学习机(EML)算法的飞机数字化装配定位运动模型。通过分析飞机数字化装配串联定位机构的运动学模型特点及性能要求,提出了飞机数字化装配定位运动的单隐含层前馈神经网络模型,并基于极限学习机提出了装配定位运动的数据辨识模型,且最后给出了基于极限学习机算法的定位运动离线辨识方法。通过将某大型飞机机身壁板柔性预定位工装作为试验平台进行验证,结果表明,获得的定位运动模型使直接装配定位精度达到±0.25 mm,满足某大型飞机机身壁板长桁的装配定位精度要求±0.50 mm。试验系统涉及的若干关键技术已应用于某大型飞机的壁板组件装配预定位柔性工装系统。     

飞机先进装配技术及其发展

介绍了国外飞机先进装配技术的发展状况。包括自动化装配的工装、单元、制孔、钻铆技术及自动化装配系统,并对国内飞机装配技术的发展提出了建议。     

飞机中机身壁板预定位柔性工装技术研究

经过对数字化柔性装配工装技术内涵及柔性工装定位方式深入研究,结合某型飞机中机身壁板装配需求,设计了一套壁板组件预定位柔性工装,开发了基于现场总线的多轴控制系统,通过仿真完善了工装设计。工装能与现有自动钻铆机相配合,形成数字化柔性预定位、钻铆生产线,为提高中机身装配质量及效率,缩短生产准备周期,构建飞机数字化柔性装配生产线提供了一个良好范例。     

基于并联装配模型的飞机壁板件装配偏差分析

飞机是一种对气动外形准确度要求很高的机械产品,壁板件作为飞机机身的主要部件,其装配质量将会影响飞机的装配质量及性能.目前,对壁板件的装配偏差分析主要还是按照传统的柔性件装配偏差模型进行,而没有针对壁板件的装配工艺特点进行建模分析,这势必会造成分析偏离实际装配情况,导致结果精度不高.本文针对壁板件装配工艺特点提出一种并联装配模型,在小变形、线弹性假设下对其进行装配偏差分析,建立并联装配偏差模型,在此基础上,按照壁板件装配顺序建立壁板件装配偏差模型,为壁板件装配偏差分析及预测提供理论和技术手段.并以具体案例模型分别对所提出的并联装配偏差模型及壁板件装配偏差模型进行了求解及仿真装配验证.     

柔性导轨自动制孔设备控制技术

介绍了一种用于自动化装配的柔性导轨自动制孔设备,对柔性导轨自动制孔设备的应用及工作流程和系统的软硬件组成进行了说明,并详细论述了该设备控制软件系统的功能、结构、软件界面及关键控制编程技术.     

面向飞机自动化装配的单向压紧制孔毛刺控制技术

采用自动化制孔技术不仅仅是对传统工艺的自动化改造,而是进行装配工艺的整体提升,传统手工装配工艺中,拆开去毛刺和涂胶固化过程,都无法简单实现自动化,因此先进自动化装配技术采用无毛刺制孔工艺和湿胶装配方法,以真正实现自动化制孔工艺。     

波音777总装场景片断

这五幅照片(从左上图起按顺时针方向从上至下)系波音公司艾弗雷特工厂波音777飞机生产线上总装过程中的五个重要步骤:1)在旋转装配架上进行机身壁板的预先组装。图中表示机腹壁板下降到位,工人们站在飞机经济舱地板的下方;机身段前面和后面的绿色弧形金属型架是装配工具的组成部分,该型架旋转10度,以方便安装机身壁板。2)机头与前机身段下降至总装位置。3)机翼与机身中段装在总装型架上,重量为37.65吨,这是波音公司迄今为止起吊的最大重量。     

运载火箭铝合金叠层壁板自动化制孔工艺对钻孔毛刺影响的研究

为满足运载火箭大型舱段壁板的自动钻铆对制孔质量的要求,本文对典型铝合金叠层进行了自动化制孔试验,采用正交试验分析了主轴转速、进给量和刀具锋角三种制孔参数对出孔毛刺高度的影响,同时进行了不同压紧力作用下制孔试验,研究了压紧力对叠层层间毛刺高度的影响规律。试验表明,在适当的钻削参数下可实现运载火箭铝合金叠层壁板的高质量制孔,叠层制孔层间毛刺可控制在0.045mm左右,出口毛刺高度﹤0.127mm。     

自动制孔设备在某飞机尾翼装配中的应用研究

通过自动制孔技术在某飞机尾翼装配中的应用,介绍了自动制孔技术的特点。在自动制孔系统的应用过程中对其关键技术及相关工艺参数进行了试验研究,对比了自动制孔技术与传统制孔方法的效果。     

基于数字化的飞机自动装配技术

<正>数字化技术的应用是飞机制造业的一次革命性的变革,它将从根本上改变了传统的飞机装配技术。在现代飞机装配中。装配模式已从基于模拟量传递的刚性装配方式发展成为基于全三维数字量传递,以柔性工装为装配定位与夹紧平台,以数控柔性制孔单元和自动钻铆系统为自动化加工设备,以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具,在装配数据及数控程序的协同驱动下,完成飞机部件的自动化装配过程的柔性装配模式,飞机装配已进入     

新一代飞机自动化智能化装配装备技术

数字化技术的应用是飞机制造业的一次革命性的变革,它将从根本上改变了传统的飞机装配技术[1].在现代飞机装配中,装配模式已从基于模拟量传递的刚性装配方式发展成为基于全三维数字量传递,以柔性工装为装配定位与夹紧平台,以数控柔性制孔单元和自动钻铆系统为自动化加工设备,以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具,在装配数据及数控程序的协同驱动下,完成飞机部件的自动化装配过程的柔性装配模式,飞机装配已进入了数字化、自动化、柔性化、智能化装配时代.而航空专用装配装备技术发展成为推动飞机装配技术进步的引擎.