基于MBD的飞机装配工装协同变更方法

装配工装在飞机产品生产过程中处于飞机设计的下游,受到飞机装配件设计及其装配工艺的影响以及飞机生产准备周期限制,时间紧迫,任务繁重。传统的飞机装配工装以文本、二维图形式表达为主,信息是静态的,缺乏唯一的数据源易导致飞机-装配工装协同变更管理效率低、准确性差,针对以上问题提出一种飞机-装配工装协同变更方法:利用基于模型的定义(Model based definition,MBD),建立了飞机和装配工装MBD模型关系架构,并结合相关的变更传播计算方法实现了飞机设计结构变更对装配工装变更影响的主动、自动化预测和分析。通过一套飞机壁板开口加强框的装配工装变更设计实例验证了该方法的可行性。     

柔性夹具CAD系统研究

本文论述了柔性制造系统或制造单元中的柔性夹具计算机辅助设计系统的基本原理与方法。柔性夹具系统的建立是以成组技术中零件相似性理论为依据。CAD系统软件的开发是以柔性夹具系统硬件设计为基础,该系统在IBM PC微型计算机上实现。这个夹具CAD系统将用来设计在柔性制造单元内的加工中心机床上加工的33种壳体零件用的柔性夹具。夹具设计人员根据待加工零件的要求和所作的工艺分析,便能用此系统输入原始数据,系统就会提示设计人员选择和设计夹具元件、定位精度分析、计算夹紧力。此外,该系统能生成夹具元件图形,并能借助图形输入板菜单在显示屏幕上拼装夹具装配图,在屏幕上修改图形直到满意为止。装配图可由绘图机绘制输出。     

基于加权有向图的飞机装配顺序规划

合理的飞机装配顺序规划是确保飞机装配质量、缩短装配周期的有效途径。为此,提出了基于加权有向图的飞机部件装配顺序规划方法。以飞机零件间的装配几何关系、装配稳定性和装配工艺性为评价因子,对装配过程中零件间的装配依赖性进行量化,形成可表达装配依赖关系的加权有向图。在此基础上,通过模糊聚类和撕裂排序算法对装配零件进行装配顺序规划。最后通过某飞机机身中段装配顺序规划问题进行验证,规划结果表明该方法具有一定的可行性和有效性。     

基于广义装配关系的复杂产品装配单元划分方法

通过分析复杂产品的装配几何关系,考虑夹具和工装在装配过程中的使用情况以及装配工艺性能,建立零部件之间的广义装配关系。在此基础上,构建以装配关系强度和装配并行度为目标的数学优化模型,采用免疫克隆算法进行聚类优化,完成复杂产品的装配单元划分。此方法不仅考虑零部件之间的广义装配关系,而且考虑单元划分的目的,使划分结果更加合理。最后,以某飞机机翼装配单元划分为例进行验证,结果表明该方法具有一定的适用性和有效性。     

部分破坏拆卸模式下拆卸规划

为了对产品进行拆卸规划,基于装配有向图提出一种部分破坏性模式下的拆卸规划方法。通过装配有向图表达产品零部件间的装配关系,并在此基础上构建装配关系矩阵、装配连接矩阵和可达矩阵。由矩阵遍历和运算获得产品装配结构、装配深度等信息,并根据这些信息确定被破坏对象,最终完成部分破坏性拆卸模式下拆卸规划过程。将上述理论应用于摩擦驱动装置拆卸规划中,其结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

薄壁零件高速铣削动态切削力

通过微元铣削力与瞬时未变形切屑厚度之间的线性关系,提出了螺旋圆柱铣刀的瞬时切削力模型.在此基础上,采用两自由度弹性-阻尼系统,建立了适合薄壁零件的综合考虑刀具子系统和工件子系统动态特性的动态铣削力模型.最后通过实际测量数据与模型计算数据的对比,验证了提出的动态铣削力模型的有效性.     

发动机操作与悬摆式配重失效浅析

航空活塞发动机曲轴上装用的悬摆式配重组件承受着巨大的离心力及微动冲击力,工作条件极其恶劣,一旦失效,将直接导致发动机内部机件(如连杆、活塞、汽缸和凸轮轴等)出现严重的二次损伤,致使发动机停车。本文阐述了悬摆减振器减振原理和配重功用,分析了发动机操作与配重组件失效之间的内在联系,由此提出具体的预防措施。     

基于特征的模具参数化设计方法

提出了一种基于特征的模具参数化设计方法。装配关系和模具零件由特征描述，特征间的相互联系则由父子关系结构来描述。通过设计参数来修改特征形状和定位，并采用专家系统驱动满足给定约束条件的特征几何形状。该方法提供了一种更加自然和方便的表示模具参数化模型的途径。     

改进力控方案完成异形孔装配

讨论了改进的力／位混合控制方案、异形孔装配策略规划及其在ＪＲＢ－１机器人上的实现。简述了该方案的优点，在ＪＲＢ－１机器人上实现所解决的问题，提出用适应性增益解决力控环稳定问题。文中还结合异形孔装配给出了装配任务的描述和装配策略的自动生成方法。     

2.4m×2.4m跨声速风洞虚拟飞行试验天平研制

要解决先进飞行器的气动/运动非线性耦合问题,就需要建立气动/飞行力学一体化的虚拟飞行试验平台,用于获取飞行器机动飞行过程中的非定常气动力特性,弄清气动/运动非线性耦合机理。2.4m×2.4m 跨声速风洞(以下简称2.4m风洞)虚拟飞行试验天平研制技术是虚拟飞行试验机理性研究的关键技术之一。由于试验模型为两段的细长结构,天平设计空间受到限制,并且载荷极不匹配。风洞试验研究要求天平不仅要实现分段模型气动力的测量,还要实现两段模型的同步小摩擦滚转运动,传统天平无法满足试验要求。新设计的天平采用一种带有轴承和心轴的环式“双天平”新结构,较好解决了载荷匹配问题以及测量与运动之间的矛盾。天平设计利用有限元软件ANSYS进行应变和应力分析与优化,并设计了耦合式电桥。天平静校和风洞试验数据表明,该天平满足风洞虚拟飞行试验机理性研究的要求。     

基于质量损失函数的模块实例稳健选配方法

为提高飞机工艺装备模块化设计的质量稳健性,提出了一种基于质量损失函数的模块化产品模块实例的稳健选配方法。该方法首先在给出质量损失函数统一描述的基础上,引入信噪比表达模块实例的稳定性。并综合考虑模块的功构连接形式和装配偏差,建立面向模块化产品的模块实例稳健选配模型,同时给出模型求解方法。最后,通过实例应用验证了方法的有效性和合理性。     

一种测压试验数据与部件测力试验数据的协调处理方法

由于试验的风洞不同,试验模型不同,测压试验数据积分带来的误差等原因,导致了测压试验数据积分结果与部件测力试验结果不一致,这样的两套数据难以用于型号设计。为此,笔者采用了一种以部件测力试验为基础,将测压试验数据积分结果及其分布协调处理到与部件测力试验结果一致的方法,并用于型号的设计研制中。     

高速加工HSK工具系统的精度

运用弹性力学和材料力学理论,通过理论分析和试验方法研究了HSK工具系统静态和动态的定位精度,给出了夹紧力和刀柄锥度的关系,并进一步指出合适的夹紧力是保证HSK工具系统在高速加工时轴向和径向定位精度的必要条件.分析结果表明:HSK工具系统能在高速情况下保证高精度,是由于实际的轴向夹紧力能保证刀柄的锥面和端面时刻与主轴保持接触.     

基于模因算法的飞机装配序列规划

针对飞机制造的装配序列规划问题,提出一种基于模因算法的飞机部件装配序列规划方法。在装配优先约束矩阵和非正交干涉矩阵的基础上构建装配规划模型,以飞机零部件间的装配方向和装配工具的差异性来构建适应度函数。在非干涉解空间中进行全局搜索,获得较优的装配规划方案,通过二叉树中序遍历法将较优的方案转化为可行解,再经过交叉操作和变异操作后,在可行解空间内进行局部搜索,最终获取较优的装配方案。以某型号的飞机舱门装配为例,通过与传统遗传算法对比,证实模因算法在飞机装配序列规划中的可行性和有效性。     

基于模糊软集合和Bayes的后续备件组合预测方法

针对后续备件需求预测精度低的问题,提出一种基于模糊软集合和贝叶斯的后续备件组合预测方法。首先根据后续备件的消耗规律,分别提出后续备件因果预测模型和时序预测模型;然后选取残差平方和、信息熵和相关系数作为预测效果的评价准则,以两种单项预测方法的预测效果作为先验信息,采用德尔菲法对单项预测方法进行模糊评价,构建模糊软映射;最后综合先验信息与专家模糊评价值,利用贝叶斯方法确定组合权系数求得预测结果。结合算例,对比分析方法的优越性,表明该方法具有较好的合理性和有效性。     

基于可靠度的备件保障中心多目标选址模型

为弥补现有选址模型仅考虑物流成本的不足,将可靠度的概念引入到备件保障中心选址中,提出基于可靠度的备件保障中心多目标选址模型。首先,结合可靠性的定义给出备件保障中心系统可靠度的概念及量化方法;在此基础上,构建在满足用户随机需求的前提下,总运输路径最短、总成本最小、备件保障中心系统可靠度最大的多目标选址模型;采用可靠度高优先的用户指派原则设计了贪婪启发式求解算法。最后,结合案例分析验证模型的合理性,为备件保障中心选址决策提供理论支持。     

轴对称矢量喷管作动系统矢量偏转受载特性研究

针对轴对称矢量喷管实际工作时A9作动筒负载未知问题,提出了结合轴对称矢量喷管空间运动学模型和矢量偏转CFD模型的耦合建模方法。首先根据CFD计算求解喷管扩张调节片受载情况,然后由运动学模型确定偏转过程各调节机构空间位姿,最后结合受力分析、力矩分析建立矢量喷管A9作动系统受载分析力学模型,解得A9作动筒受载情况。仿真结果表明:随着发动机工作状态的增加,完成相同的矢量偏转角度,A9作动筒输出力不断增大;A9作动筒输出力随矢量偏转角增大而增大,随矢量方位角变化呈现正弦周期性变化。该方法可为矢量喷管作动系统地面加载试验提供载荷谱,具有重要的工程应用价值。     

基于3D打印的风洞应变天平防护装置设计与应用

应变天平是风洞测力试验中的主要测量设备，对试验数据质量和运行效率具有重要影响。为了提高天平自身的防护性能，减少试验运行过程中的天平故障概率，提出了基于3D打印风洞应变天平防护装置的快速开发方法。分析了天平防护装置的需求，研究了3D打印天平防护装置的关键技术、设计因素与研制流程。开展了3D打印技术在设计优化验证和风洞试验天平防护装置研制2方面研究。分别设计了整体式水冷罩和组合式杆式天平防护装置。对于具有复杂内部结构的天平水冷罩，3D打印技术可以对设计优化结果进行验证评估。通过3D打印技术完成杆式天平防护装置研制，在风洞试验中对所使用的天平进行了防护应用。实际应用表明，防护装置可有效避免应变计及线路在校准、运输、模型装配和试验过程中损坏。相比传统机械加工，3D打印天平防护装置不仅能实现设计优化验证，而且可大幅降低加工周期和成本，促进了天平综合性能的提升。     

A Laser Line Scanner Based Hole Position Correction Mechanism for Automatic Drilling and Riveting in Aircraft Assembly

The low-stiffness of aircraft skins may results in the differences between aircraft actual parts and their theoretical models,which will consequently affect the accuracy of automatic drilling and riveting in aircraft assembly.In this paper,a novel approach of hole position correction using laser line scanner(LLS)is proposed to assign a single row of holes on the parts' surfaces. First,we adopt a space circle fitting method and the random sample consensus(RANSAC)to obtain the precise coordinates of center of the datum holes' coordinates. Second,LLS is calibrated by the laser tracker,and the relations between the LLS coordinate system and the tool coordinate system(TCS)can be calculated. Third,the kinematics model of the automatic riveting machine is established based on a two-point referencing strategy proposed in this paper. Thus,the positions of the holes to be drilled can be adjusted.Finally,the experimental results show that in TCS the measurement error of LLS is less than 0.1 mm,and the correction error of the hole position is less than 0.5 mm,which demonstrates the reliability of our method.     

基于封闭空间辐射模态的结构声有源控制(英文)

从辐射模态角度来研究封闭空间结构声的有源控制同题.导出了耦合封闭空间内的辐射模态,将封闭空间内的声势能解耦分解成互不影响的独立项,每项由一阶辐射模态单独形成;提出了以前G阶辐射模态的声势能作为控制目标的有源控制策略;给出了控制力的最优控制模型.对长方体封闭空间内结构声的有源控制仿真表明:一个控制力可以控制一阶辐射模态的声势能,而4个控制力控制前4阶辐射模态可以有效抑制低频范围内的声势能.