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。     

机器人辅助飞机装配制孔中位姿精度补偿技术

在飞机自动化装配中,机器人制孔技术由于其高度柔性和相对低成本而倍受关注.然而,机器人本身的动、静态误差及制孔过程大量坐标系标定和坐标转换会引起难以补偿的残留误差,为提高机器人制孔的位置和姿态精度,构建一种基于激光跟踪仪闭环反馈的机器人辅助飞机装配制孔系统.本文首先论述应用激光跟踪仪建立系统中关键坐标系的方法,并分析了机...     

飞机装配中的先进制孔技术与装备

制孔加工是飞机装配过程中的重要工作之一.生产效率的高要求,加工质量、精度的苛刻标准,以及复合材料、钛合金等难加工材料的大量使用,使得飞机装配制孔技术不断面临新的挑战.而基于不同切削原理的制孔新方法与技术装备,成为解决当下飞机装配制孔难题的途径之一.     

飞机装配制孔技术发展浅析

现代飞机结构设计中复合材料及钛合金的使用日益广泛,对制孔质量及制孔效率的要求更高,相应的装配制孔技术随之发展,针对飞机装配过程制孔技术的发展及应用,重点介绍了半自动制孔和自动制孔技术的工艺特点、所使用的主要工具设备及其适用范围。     

模块化柔性飞机装配生产线设计

针对传统飞机装配生产线自动化程度和效能低的问题,研究设计了一条模块化柔性飞机装配生产线。将传统的部装生产线和总装生产线规划为一条装配生产线,根据装配流程和就近布置原则对总装区、部装区、组装区进行模块化分区,并对装配生产线中的装配工装、制孔设备和工作平台等进行模块化设计,设置通用的移动接口和能源信息接口。通过对飞机装配生产线效能分析得出:在不大幅增加建设成本的基础上,模块化柔性飞机装配生产线中装备利用率大幅提升,整体自动化程度显著提高,装配周期明显缩短。     

机器人自动制孔技术在飞机装配中的应用

采用机器人进行飞机结构件自动化钻铆工艺过程可以提高制孔、铆接质量,从而提高飞机制造装备的柔性和自动化程度,并保证飞机使用寿命,最终提高飞机制造的总体水平。采用机器人进行飞机结构件自动化制孔在我国航空制造领域的应用还不成熟,特别对于机器人自动制孔应用软件研究及制孔模拟仿真还没有完全掌握,因此对机器人自动制孔技术的研究至关重要。     

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。     

某新型飞机平尾自动制孔中的刀具应用与研究

在飞机连接装配中,孔加工由于其数量大、要求高、形式多样,因此如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.例如一架波音747飞机有300多万个连接孔,而美国最先进的F-22战斗机每副机翼要钻14000个精密孔[1].飞机的全部故障总数中,结构件损伤故障的数量一般仅占12％～13％,但是,由于机载成品系统在发生故障后能较为便捷地用新成品代替,结构部件替换起来则比较困难,因此飞机结构件的寿命就决定了飞机的总寿命.如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.为了满足现代飞机高寿命的要求,可通过多种技术途径改善各连接点的技术状态(表面质量、配合性质、结构形式等),其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔,提高制孔质量[2].     

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.     

飞机自动制孔末端执行器控制系统设计与开发

针对飞机部件自动制孔工艺需求,在具体分析自动制孔末端执行器工作流程的基础之上,通过稳、动态设计和控制系统建模,基于TwinCAT软PLC开发了一套末端执行器控制系统,并最终实现了PID全闭环控制。试验结果表明,该控制系统操作方便,性能稳定,极大提高了飞机部件的制孔效率和装配质量。     

螺旋铣孔技术研究进展

各种连接孔的加工是航空航天构件装配中的重要工作之一。新型大型飞机等难加工材料使用越来越多、制孔孔径深度越来越大、制孔精度质量要求越来越高，使得制孔加工变得越发困难，传统制孔方法逐渐不能满足需求。螺旋铣孔是一种针对航空航天构件装配制孔需求出现的新技术，其采用特制刀具通过偏心铣削的方式实现圆孔加工。由于材料去除原理改变，螺旋铣孔相对传统制孔方法在加工精度、生产效率、刀具成本、适用性等多个方面表现出优势，成为当前航空航天领域制孔技术的研究热点之一。首先在阐述螺旋铣孔基本原理的基础上分析了其技术优势；然后重点围绕加工机理与专用装备两个方面，概述了螺旋铣孔技术的发展现状；最后，分析了螺旋铣孔技术的发展趋势。     

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。     

基于MBD的飞机自动化装配孔工艺特征快速添加技术

为了解决飞机自动化装配离线编程系统信息来源问题,在分析特征技术和MBD技术应用于数字化装配方面特点后,提出一种将MBD技术与特征技术相结合的装配孔工艺特征快速添加技术.该技术以MBD模型为基本单位,结合现阶段航空蒙皮类产品建模特点,通过工艺特征将几何信息与工艺信息相结合,建立了面向飞机自动化装配系统的产品工艺特征信息模型.为实现装配孔工艺特征在产品数模上的快速添加,在DELMIA V5平台上开发了面向CAD数模的信息添加功能模块,完成了产品工艺特征信息模型的建立,为飞机自动化装配离线编程系统提供了良好的数据源,实现了CAD/CAM/CAPP系统的集成化和数据共享.     

大型复杂构件机器人制孔技术研究进展

航空装备大型复杂构件制造和装配中需要钻削数十万个机械连接孔,因而制孔效率和加工质量是保证飞行器使用性能和可靠性的关键。机器人制孔具有高柔性、高质量一致性以及高法向精度等优势,近年来采用机器人对飞机部件进行制孔在航空制造企业备受青睐。然而由于工业机器人的弱刚性以及叠层结构材料的难加工性,机器人钻削系统容易产生加工不稳定现象,严重制约了钻削质量和效率的进一步提高。目前,国内外学者在机器人制孔装备、制孔系统精度控制与机器人制孔稳定性等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但机器人钻削稳定性和加工质量控制研究的深度和广度仍存在较大的提升空间。为此,从机器人制孔末端执行器设计技术、机器人制孔定位精度控制技术、机器人制孔工艺过程控制技术以及机器人制孔装备研制四个方面对国内外文献进行总结和凝练,旨在为大型复杂构件机器人制孔技术的进一步研究提供指导。     

现场实时数据驱动的翼身制孔过程三维可视化监视研究

针对飞机大部件数字化柔性装配过程,面向制孔现场局部区域开敞性差、人工观察视角受限、制孔过程信息可视化程度不高等问题,提出了一种现场数据驱动的翼身制孔过程三维实时可视化监视方案。提出了面向现场可视化监视的制孔系统数据集,描述了虚实制孔场景的数据集成流程,根据实际需求给出了三维视角管理和孔位特征实时可视化生成的实现方法。基于CATIA平台开发实现了制孔过程三维可视化现场监视原型系统,该系统通过建立与现场设备服务器的连接,实时获取制孔过程数据,能够直观、动态、多维地展现实际制孔过程,提高对飞机大部件制孔过程的现场监视能力。     

基于Petri网的飞机复杂系统可靠性分析方法研究

Petri网在建模方面具有较强的可视性及良好的动态表达性,提出一种利用Petri网对飞机复杂系统进行可靠性建模的方法,并通过蒙特卡洛仿真方法对Petri网模型进行仿真求解,形成一套完整的可靠性分析理论;以某型机电传飞控系统为例进行建模计算,验证上述方法的可行性和精确性.结果表明:本文提出的基于Petri网的可靠性分析理论,能够有效应用于飞机复杂系统的可靠性分析.     

机身壁板自动化制孔应用研究

数字化装配技术已开始在国内飞机装配中逐步应用。结合中机身下壁板的结构特点及工艺需求,进行了自动化制孔的方案设计与实际应用研究,阐述了该系统与产品的连接、主要原理与功能、系统参数及精度,实现了机身下壁板的自动化制孔。     

飞机自动制孔离线编程数据准确提取技术

针对目前飞机组部件自动制孔离线编程人工参与程度高、效率低,质量问题无法预防的现状,提出了基于数据库及标签定义的准确离线编程技术。根据飞机自动制孔的工艺特点,制定了离线编程流程。根据离线编程数据需求,建立了编程数据库。结合数据库以及MBD模型,制定了自动制孔标准件、叠层、厚度、工艺参数等信息提取规则,利用DELMIA中标签具备属性特征、方向特征、点位特征的特点,实现了基于标签的工艺信息表达及设备姿态控制。最后对标签在产品坐标系和设备坐标系的转换进行了分析,实现了加工程序坐标值的正确输出。     

新型C型压紧钻特点分析及典型应用

本文分析了飞机装配手工制孔面临的制孔效率低、精度差、操作流程繁琐复杂等难题，通过研究C型压紧钻制孔技术特点，并通过试验验证了该技术可解决上述难题，同时可将C型压紧钻进一步推广至“T”型件、“C”型件、“工”型件的加工，具有重要的推广意义。     

飞机装配自动制孔刀具技术研究

碳纤维复合材料与金属材料构成的性能差异的叠层构件在飞机机翼和尾舵中应用广泛,叠层构件装配过程中需要大量的铆接或螺接孔。在这些航空产品装配制孔中,最佳的工艺是在碳纤维复合材料和金属材料叠层构件上同时加工出所需要的铆接或螺接孔,这是确保叠层材料构件产品连接强度、刚度和安全性的主要手段。然而由于碳纤维复合材料层间结构特点和2种材料性能的巨大差异,制孔质量难以保证并且刀具磨损剧烈。特别是随着飞机自动制孔技术的发展,其关键技术之一就是要求在装配过程中采用一道工序同时高效加工碳纤维复合材料和钛合金以及铝合金等完全不同性质的材料。