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.     

机器人钻铆系统研究与应用现状

铆接是飞机装配中的主要连接方式,高效高质量的钻孔与铆接技术是提高飞机装配质量与装配效率的关键。机器人钻铆系统以其高灵活性、低成本的特点逐渐进入到飞机装配领域,成为自动化钻铆系统中的新军。首先对国内外机器人钻铆系统的研究和应用状况进行了介绍和分析,然后对国内机器人钻铆系统存在的主要问题进行了概括,最后总结了目前机器人钻铆系统需解决的关键技术及相关研究工作,以供研究者们参考。     

复合材料壳段自动钻铆技术研究

拉铆型环槽铆钉广泛的应用于航天复合材料壳段装配,实现其自动钻铆对提高复合材料壳段的装配效率及装配质量具有重要的影响。本文在概述了环槽铆钉拉铆原理的基础上,综述了国内外关于自动钻铆技术的研究和发展概况,以自动钻铆设备供应商为代表,介绍自动钻铆技术的最新发展,并对常见的自动钻铆系统工作特点及效果做了系统分析,针对复合材料壳段装配特点提出一种自动钻铆技术方案,为实现复合材料壳段的自动钻铆奠定基础。     

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。     

大型飞机壁板组件先进装配技术

随着技术引进与柔性工艺装备的研发,壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统.但是制造企业仍然采用传统的刚性工装工艺流程设计和单独的自动钻铆工艺设计,并没有研发、设计面向自动钻铆机的柔性工装,从而未能充分利用自动钻铆系统.针对壁板组件装配现状,采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案,基于PDM的一体化工艺设计方案,实现三维MBD技术的工艺设计集成管理.开展了壁板组件装配先进自动钻铆技术及钻铆过程的应用研究,初步研究了自动钻铆机与柔性工装集成并铆接装配壁板组件技术,并阐述了壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用,为大型飞机壁板组件快速精确装配提供参考.     

壁板自动钻铆行为及变形分析技术综述

国外航空企业已经大量配备了自动钻铆系统,并广泛应用于飞机装配过程中。国内部分企业虽已经购买了自动钻铆设备,但是在应用过程中正在探索自动钻铆工艺参数优化、铆接过程微小变形控制等问题。本文从自动钻铆的工艺流程出发,分别从理论分析、有限元分析和试验分析3个角度,总结了自动钻铆过程中铆钉和薄壁件的应力应变分析方法,并对各种方法的优劣性进行了分析,最后以复合材料结构件铆接为背景,提出针对复合材料干涉铆接需要解决的关键问题。     

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。     

夹钉技术在自动钻铆系统中的应用研究

介绍了自动钻铆系统在国外的应用情况,分析了自动钻铆上钉工艺流程,分别对夹钉技术在以液压为动力和电磁铆接为动力的自动钻铆系统的应用进行了研究,并作了对比分析,最后对国内夹钉技术的发展提了几点建议.     

自动钻铆环境下筒段类舱体装配偏差控制与快速识别

为解决运载火箭铆接舱段和飞机机身等大型复杂薄壁筒段类舱体在自动钻铆环境下,对零件装配偏差进行长时间、多点位的接触式测量,导致自动钻铆工作效率下降问题。通过装配偏差产生过程控制优化,结合小功率激光发射装置进行偏差测量,开展自动钻铆工程应用研究。结果表明,此项技术实现了筒段类舱体装配偏差控制及快速识别与测量。     

飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究

自动钻铆离线编程是自动钻铆技术应用关键环节之一,离线编程质量与效率将直接影响飞机壁板的生产制造周期。研究分析了当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程,针对目前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程效率低下、编程质量不高的现状,提出了一种飞机壁板自动钻铆快速离线编程方法,该方法优化了自动钻铆离线编程流程,同时针对自动钻铆离线编程过程数据处理繁琐、工作量大的问题基于CAA二次开发技术实现了离线编程过程数据的批量化处理。基于该自动钻铆离线编程方法可大幅提升当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程质量与效率。     

自动钻铆技术在波音737尾段项目中的应用

通过自动钻铆技术在波音737尾段中的应用,介绍了自动钻铆技术的特点及工艺.     

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。     

一种基于旋量理论的自动钻铆机调姿反解算法

运动学反解是实现机床运动控制的技术基础,也是提高运动精度的技术保证。根据飞机装配自动化钻铆的需求分析,以龙门式自动钻铆机为研究对象,基于旋量理论建立其运动学模型。采用Paden-Kalan子问题模型和自动钻铆机上下末端执行器的几何关系相结合的方法,提出了一种基于旋量理论的自动钻铆机运动学反解算法,并在CATIA中的DMU模块下对算法进行算例验证。结果表明:基于旋量理论的运动学反解算法正确,为自动钻铆机的运动控制提供了理论基础。     

自动钻铆最佳干涉量试验研究

在MPAC自动钻铆机上采用不同压铆力对7075铝板进行自动钻铆试验研究,分析了压铆力对干涉量和疲劳寿命的影响,得出了压铆力为21kN时试件的疲劳寿命最好,此时的干涉量为1.53%~1.77%。通过压铆力与镦头膨胀率之间的线性关系,得出最佳干涉量的直观判断方法,即镦头膨胀率为76.85%左右时试件取得最佳干涉量。     

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。     

锥形件结构的半自动化电磁铆接托架

分析了航天锥形件结构普通铆接方法存在的问题,提出采用电磁铆接技术具有一定的优势。针对手工电磁铆接和自动化电磁铆接的不足,提出了电磁铆接技术在航天锥形件结构装配应用中的工艺方法,设计了半自动化电磁铆接系统托架的结构和工作流程。该系统关键技术包括铆枪和顶铁自动对中、工件精确角度自动调整及铆枪减振系统设计。最后,对半自动化电磁铆接托架可以解决手工铆接出现的问题进行了总结。     

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。     

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).     

飞机自动化装配设备有效工时分析

为提高飞机自动化装配设备的产能分析及预测准确度,提出了一种基于动态混合威布尔分布模型的飞机自动化装配设备有效工时解算方法。根据飞机装配过程特性,建立自动化装配设备可用度的动态混合三参数威布尔模型;分析了自动化装配设备各类子系统对设备总体可用度的影响度,计算了子系统可用度的动态权重;对设备可用度的混合威布尔模型进行了参数估计,求解设备可用度后计算设备的有效工时。以某型飞机机翼壁板装配站内的自动钻铆设备为实例,验证了方法的有效性。