基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配系统

针对飞机壁板数字化、柔性化制造需求,提出一种基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配方法,通过有限元参数化建模,应用蒙皮支撑点寻优算法,实现卡板布局优化设计。根据壁板组件各零件的定位要求,详细设计了壁板柔性装配系统中长桁、蒙皮、角片的柔性定位方式,开发了基于EtherCAT总线的分布式网络控制系统用于完成整个壁板的装配。本系统实现了在一套柔性装配系统上完成4块壁板的装配,改变了传统固定式工装设计思维,对飞机壁板柔性装配技术的发展具有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

蒙皮镜像铣削支撑技术的研究现状和发展趋势

镜像铣作为一种飞机蒙皮加工的新技术,是一种高效、绿色的加工方法,具有逐步取代化铣加工的趋势,是众多工业发达国家的研究热点。支撑技术是飞机蒙皮镜像铣削系统的关键技术,关系到蒙皮的尺寸精度和表面质量,直接影响蒙皮外表面的形貌。本文在阐述飞机蒙皮零件加工工艺特点的基础上,介绍了飞机蒙皮减薄技术的发展,总结了蒙皮镜像铣削加工方法的优势及国内外研究现状。在详细分析镜像铣支撑技术的研究现状的同时,指出了当前镜像铣支撑技术存在的问题与难点,预测了镜像铣支撑技术的发展趋势,为镜像铣支撑技术的深入研究提供参考和指导。     

飞机薄壁组件数字化柔性装配研究

通过对飞机装配、飞机数字化柔性装配的分析,提出了飞机薄壁组件数字化柔性装配方法.结合国内外飞机数字化柔性装配的现状,着重对飞机薄壁组件的钣金蒙皮曲面上点的6个自由度定位以及数字化柔性装配系统的算法进行了分析和论证,为飞机薄壁组件数字化柔性装配提供一条敏捷化、精益化的生产思路.     

面向数字化装配的大型蒙皮精确成形技术

大型蒙皮精确成形技术研究可为我国飞机蒙皮装配实现精确装配、无余量装配提供参考,为实现大型蒙皮的数字化生产提供依据。随着对蒙皮精确成形技术的不断深入研究,我国将会大力推进国内飞机蒙皮制造的数字化、精准化、柔性化水平,促进当代飞机新型制造模式的变革。     

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。     

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。     

数字化装配工装工作状态监测评估及适应性控制技术

针对航空航天产品数字化装配工装定检周期难以确定、装配作业状态动态变化、人工误操作等因素引起的产品装配超差及装配周期难以保障等问题，为提升装配工装几何量、物理量感知及预测能力，以及保障装配质量的能力，对工装的工作状态感知/监测/评估及装配定位适应性控制技术进行研究。具体地，在工装作业前的定检与针对性维护、工装作业时的状态实时监控分析与稳定性评价、工装使用过程中的力位与多轴协调控制、产品装配超差的降低等方面，开展数字化装配工装测量传感规划、工装应变及精度预测、工装服役状态描述及稳定性评估、现场定位适应性控制等问题研究，并解析装配工装宏微观作业状态评估、面向装配精度保障的多末端精度协调等关键技术。最后以航空弱刚性壁板试验件的多点柔性装配为例，分析面向产品精准装配的工装定位精度保障、以及基于实际工况状态的工装适应性装配及壁板外形装配效果，为装配质量的精确与主动控制奠定工装基础。     

飞机部件外形三维数字摄影测量技术

现代飞机对轻质、经济、安全和长寿命的追求,对飞机制造、安装精度提出了更高的要求,其中飞机部件外形装配精度在很大程度上决定了飞机的最终质量.传统的飞机部件装配主要依靠工装和工艺补偿来保证零部件之间的协调,依靠模线模板、光学仪器等装备检测外形准确度[1].这些方法精度差、效率低,已不能适应现代飞机发展的需求.国外先进飞机制造公司已经开始大规模将数字化测量系统引入飞机装配中,利用数字化测量系统高精度的测量、控制和分析系统,提升飞机装配精度[2].但现代飞机部件装配现场环境复杂多变,对测量设备的现场适应性、便携性提出了更高的要求,三维数字摄影测量技术作为一种高精度、非接触式测量的数字化测量手段,以其测量现场工作量小,快速、高效和不易受温度变化、振动等外界因素的干扰的优点而被航空航天企业接受.     

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。     

光笔测量系统在安装定位中的应用研究

根据飞机结构特点研究了光笔测量系统的飞机系统件检测方法,着重研究了基准坐标系建立方法,基于系统件数字化定位方法进行检测精度分析,按照工艺编制的测量流程对二次开发的专用测量软件进行了测试验证,测量精度、检测效率等均能满足飞机系统件定位及检测要求,光笔测量系统可以作为性价比较高的数字化设备进行飞机系统件的定位及检测。     

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。     

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。     

C919前机身部件数字化自动定位技术应用研究

飞机部件对接采用传统专用刚性型架,其成本高,精度和效率低。大型客机机身部件尺寸大、精度要求高,采用数字化自动定位技术能够完成飞机部件的精确定位,可大幅提高飞机部件装配质量和效率,减少制造成本。介绍了数字化自动定位技术的实施过程,并详细阐述了C919前机身部件数字化自动定位技术应用过程,对国内飞机大部件数字化自动对接装配具有重要参考和借鉴意义。     

基于激光扫描的飞机蒙皮下陷特征点提取

飞机蒙皮下陷加工质量对飞机的整体重量有较大影响,对维持外形表面也有着重要作用,在大型飞机蒙皮的制造中,对飞机蒙皮下陷的加工精度也提出了较高的要求。提出了一种基于激光扫描的蒙皮下陷特征点提取方法,以达到实现飞机蒙皮下陷特征数字化检测的目的。首先,对扫描线点云数据进行扫描线的识别区分,并进行三维数据降维处理;然后,通过一阶差分计算每一点的前后一阶导数,通过判断矢量角度提取下陷点,并通过比较下陷点的曲率寻找到下陷位置的边界点;最后,将边界点向上表面数据点拟合的直线进行投影,将获得投影点作为蒙皮下陷特征点。该方法直接处理T-Scan扫描获取的扫描线点云数据。通过对实际蒙皮件测量处理,试验表明该方法有较好的实用性,下陷特征点的提取精度较高。     

基于中轴变换的型腔高速铣削刀具轨迹生成方法

框、梁、壁板、蒙皮等飞机关键零部件中包含大量型腔特征,其加工效率直接影响零件的整体加工效率。高速铣削机床的发展为此类零件的高效加工奠定了很好的硬件基础,也给型腔铣削刀具轨迹生成带来了新的问题。例如蒙皮镜像铣由于其特殊的设计,对刀具轨迹提出平滑无抬刀、步距变化严格控制在一定范围内等更严苛的要求,从而保证蒙皮高质量加工。结构件高速加工中为了保持刀具的高进给和高转速,也要求刀具轨迹平滑且步距平稳变化。然而现有的型腔铣削刀轨生成方法大多基于局部优化解决加工残余和刀轨不平滑问题,难以生成同时满足多工艺约束尤其是步距约束的刀具轨迹,无法完全发挥高速机床的性能。针对此问题,本文提出基于中轴变换的型腔高速铣削刀具轨迹生成及优化方法。该方法首先基于中轴变换提取型腔骨架线,并进一步修正从而生成刀轨偏置基准和初始刀轨。其次利用图像变形算法对初始刀轨进行迭代变形优化,使最终优化刀轨与目标型腔区域吻合,且满足高速加工的工艺约束条件。该方法在离散的图像域内从整体角度优化刀具轨迹,不仅保证轨迹平滑无抬刀,还能保证步距在容许范围内平稳变化。实验证明本文提出的方法在保证轨迹平滑和步距平稳变化等方面的有效性,能够满足高性能加工的要求。     

飞机装配质量数字化检测技术研究及应用

针对飞机装配过程质量评价对数字化测量技术的需求,开展了面向飞机装配的数字化测量特征设计、测量方案设计、多系统异构测量场构建、测量误差分析与修正等技术研究,并以表面类、内部结构特征、大部件对接和活动部件装配质量的控制为例,阐述了测量设备选型、整体测量场的构建方法及其应用效果.     

一种可取代固定夹具的新型柔性夹具

一种可取代固定夹具的新型柔性夹具ＣＮＡ公司制造的新一代积木式多支柱夹具是用来为典型飞机蒙皮壁板特形铣削工艺定位的。这种计算机控制的被动式夹具（平台）通过采用几十到几百个高度可变的支柱可固定弯曲成形的壁板，该夹具可为包括铣、蚀刻、钻、铆以及激光和水切割...