飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展

简述了国外自动钻铆技术发展历程,介绍了我国自动钻铆技术的发展现状,简要分析了自动钻铆技术工艺过程,指出自动钻铆技术在保证飞机制造寿命、提高装配效率等方面的意义;对自动钻铆关键技术组成,如柔性工艺装备技术等进行了概述分析.针对国内飞机自动化装配尚处于起步阶段的现状和大飞机研制生产的需求,提出了我国自动钻铆技术向数字化、柔性化方向集成发展的建议.     

基于并联机构的轻型自主爬行钻铆系统法向调姿算法

法向调姿是飞机部件自动化钻铆的技术基础,是提高制孔质量的技术保证。根据飞机装配自主爬行钻铆系统的功能需求分析,设计了一套基于并联机构法向调姿的轻型自主爬行钻铆系统,采用改进的Grubler-Kutzbach算法对其进行自由度分析,论证该系统符合法向调姿时所需的5自由度运动。搭建了法向检测及法向调姿数学模型,提出了在保证虚拟刀尖点位置不变的情况下末端执行器由初始状态调姿到期望的姿态时并联机构所需调整量的位置逆解算法和算例,并运用Matlab对算法进行算例验证。结果表明:法向调姿位置逆解算法正确,计算过程简单。     

装配间隙数字化测量方法

针对传统测量复合材料构件装配产生的不相贴合区域形状时存在精度低、耗时长且内部区域难以测量等问题,提出了一种基于点云数据的装配间隙评估方法,该方法可实现对碳纤维复合材料构件(CFRP)装配间隙进行快速准确测量。通过对铝合金板件制造随机变形的方法来模拟CFRP构件装配间隙的复杂多样性,应用本文所提方法完成对复杂装配间隙的测量,验证了所提方法的可行性,最后通过快速成型技术对间隙模型进行输出,所得到的实体模型能够很好地对装配间隙进行填补,进一步验证了所提方法的有效性。     

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。     

飞机自动钻铆仿真技术

自动钻铆仿真技术作为数字化装配中的重要组成部分,在大飞机的数字化装配中,必能凸显其重要作用,推动大飞机装配方法的研究.     

飞机装配过程数字化测量技术

自20世纪以来,飞机装配过程中的测量检测技术经历了从“定性检测、事后检验”到“定量测量、实时跟踪”的转变.随着飞机装配向智能化迈进,数字化测量技术已经成为飞机装配过程的重要因素,并不断向“智能测量、反馈控制”的目标发展.本文首先回顾了飞机装配过程中测量检测方法从模拟量到数字量演变的4个阶段.随后,根据数字化测量技术的基本原理和测量目标,从点位坐标测量、形状特征测量和曲面外形测量3大类对当前飞机产品装配过程中主要应用的数字化测量技术进行了归纳总结.     

飞机装配中的数字化测量系统

阐述了面向飞机装配过程的数字化测量系统相对于传统测量系统具备的特点和优势,对飞机装配中常用数字化测量设备的功能和作用进行了简要介绍,详细论述了数字化测量软件环境的结构框架,研究了测量设备布站规划与仿真、测量点自动搜索跟踪算法、飞机装配测量误差补偿手段以及飞机部件装配质量分析方法。     

复杂曲面三坐标矢量化测量方法研究及应用

介绍了参数求解的解析方法,针对较难或无法求解的情形,提出一种借助工程软件建模求解参数的方法或途径,可为复杂曲面三坐标矢量化测量提供重要技术支撑.给出了某直纹面在UG、MATLAB下的求解实例,并验证了结果的一致性.     

基于激光雷达的数字化装配检测技术研究

为提高新型飞机装配检测需求,提出了基于激光雷达的装配检测方法,使用激光雷达对装配零部件定位基准进行测量,并对测量数据进行分析,提取出关键尺寸信息,从根本上解决装配问题。结合飞机某部件装配检测实例,对其装配问题进行检测及分析,解决了飞机装配过程中配合尺寸超差问题。结果证明基于激光雷达的装配检测技术可高效准确地检测出飞机装配问题,对实现飞机数字化自动装配具有重要意义。     

自动钻铆技术应用研究

本文介绍西安飞机工业公司在自动钻铆技术方面的应用研究，主要包括Ｇ４００ＢＣＨ／３９Ａ—９６自动钻铆机的改装、手动托架系统的研制、打孔位标记的方法、夹紧力的选择、产品铆接变形的控制及专用工具的研制等。     

Multi-objective Optimization Method for Automatic Drilling and Riveting Sequence Planning

 There are numerous riveting points on the large-sized aircraft panel, irregular row of riveting points on delta wing. It is es-sential to plan the riveting sequence reasonably to improve the efficiency and accuracy of automatic drilling and riveting. Therefore, this article presents a new multi-objective optimization method based on ant colony optimization (ACO). Multi-objective optimization model of automatic drilling and riveting sequence planning is built by expressing the efficiency and accuracy of riveting as functions of the points’ coordinates. In order to search the sequences efficiently and improve the quality of the sequences, a new local pheromone updating rule is applied when the ants search sequences. Pareto dominance is incorporated into the proposed ACO to find out the non-dominated sequences. This method is tested on a hyperbolicity panel model of ARJ21 and the result shows its feasibility and superiority compared with particle swarm optimization (PSO) and ge-netic algorithm (GA).     

蒙皮类部件钻孔法向的测量和调整

给出了一种蒙皮类部件钻孔时法向精度控制的方法,论述了此方法的原理和实施方法,并结合实例对该方法的应用情况进行了说明。     

机器人钻铆系统铆接单元及工艺技术

分析铆接工艺,结合机器人钻铆特点,确定自动铆接单元的工艺方案,突破机器人钻铆系统铆枪匹配、铆枪进给、上钉顶铆等关键技术。机器人自动制孔之后,自动铆接单元可以完成送钉、顶铆、铆接等功能,有效提高钻铆效率。     

MPAC自动钻铆机

世界航空工业一直在寻找适应当前并面向未来应用的具有创新、柔性和模块化的解决方案。这种新概念的核心思想是不同型号飞机的壁板可以在同一个装配单元,即MPAC自动钻铆机内实现自动钻铆工作。     

大型壁板数控钻铆的三点快速调平算法

 针对传统机翼壁板铆接过程中托架调平所存在的问题，提出一种基于有限曲面加工区域的三点调平算法。利用机翼表面上待钻铆点附近三点的坐标来表征该铆接区域的空间姿态，通过钻铆系统的几何结构模型所确定的坐标变化矩阵，逆解出调平所需的各运动副位移增量。在钻铆系统结构模型和机翼曲面方程的基础上建立三点选取的优化模型，并利用外点罚函数法确定其优化解。西安飞机工业(集团)责任有限公司ARJ21新支线飞机的机翼壁板试验件数控钻铆结果表明，该算法能够实现较高的加工精度和调平效率。     

干涉铆接及其新的成形方法

本文介绍了用干涉配合铆接提高疲劳强度的原理及干涉量的分析,同时分析了一种新的干涉配合铆接方法－应力波铆波。同时介绍了其工作原理及影响铆接力的有关参数。     

一种面向自动钻铆的机器人自动送钉系统

现有的自动钻铆系统中90%的故障来源于送钉系统中的卡钉。为了进一步提高自动钻铆送钉系统的精度,降低故障率,提出一种基于视觉伺服的新型机器人送钉系统。该系统通过在机器人末端安装工业相机和铆钉抓取装置,以机器视觉的方式对铆钉进行质量检测和定位,并引导机器人对特定种类铆钉进行抓取和投放,从而保证了送钉质量。该系统重1.1t,占地面积1.57m^2,有效降低了自动钻铆装备中送钉系统的面积与重量。试验表明,机器人自动送钉系统对铆钉的检测精度达到0.1mm,在1min内抓送6枚以上铆钉,满足自动钻铆的性能要求。     

捷联数字式航向系统校准方法

探讨一种能用于捷联数字式航向系统的实用校准方法及其校准数据的处理方法。     

机器人自动钻铆系统集成控制技术

针对飞机自动化装配中对机器人自动钻铆系统设备的控制要求,设计一套以工业机器人为载体,基于Beckhoff控制系统的自动钻铆设备。该控制系统以现场总线的方式,将工业机器人、扩展地轨、多功能末端执行器、刀库以及其他附属设备通过Beckhoff的核心控制软件联系在一起,实现对加工现场的实时控制。并通过一系列的精度补偿措施在多个环节对误差进行修正补偿以提高精度。试验表明,该套系统可达到末端制孔定位精度±0.5mm,垂直精度±0.3°,孔径精度H8,锪窝深度精度±0.01mm。