基于矩阵的装配过程建模方法

装配型生产是一种典型的离散型生产,装配生产过程是装配状态在装配作业的驱动下不断发生转移而持续更新至完成状态的一个过程,本文提出了一种基于矩阵运算的装配过程建模方法,对这种由装配状态转移组织起来的生产过程进行了建模。文中给出了装配作业、装配状态以及作业有序关系等元素对象的矩阵表示方法;以矩阵的运算过程来表述生产流程,包括作业可操作性测试、装配状态转移、作业有序矩阵更新等;产品结构的层次性使得装配过程也会具有一定的层次性,对装配过程进行子装配划分,用分块矩阵表达装配过程与其子装配之间的层次关系,建立分层的装配过程模型。该模型通过装配过程的矩阵表示,最终可获得装配体的可行装配序列,为装配序列选优提供数据基础。     

基于知识PETRI网的自动装配规划

提出了一种由产品关联图自动生成产品装配优化序列的方法，首先对产品关联图进行割集运算，并由此可得相应的产品装配与／或图，再由此与／或图构造出产品装配的知识ＰＥＴＲＩ网，运行此知识ＰＥＴＲＩ网后便可得到此产品的最佳装配序列。本文介绍的这种基于知识ＰＥＴＲＩ网的人装配规划方法与目前常规的机器人装配规划方法，如启发工搜索法与基于装配知识库的装配专家系统相比，规划速度快，由于该方法将人工智能应用于ＰＥＴＲＩ     

复杂产品装配执行过程数字化技术

产品装配是制造过程的最后一个也是最为重要的环节之一.在产品装配这一环节应用数字化的手段来提高装配制造的质量和工作效率是先进制造技术的重要发展方向.以复杂产品的装配现场控制为目标,提出了一个适用于复杂产品装配执行过程的数字化管理平台.系统使用三维手段提高装配工艺的可理解性,使用计算智能方法实现关重件优配,基于多BOM集成实现装配质量控制以及装配进度的跟踪和控制.开发了原型系统并在某航空企业进行了应用,验证了本文提出的系统框架和方法的可行性.     

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。     

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。     

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。     

飞机数字化装配柔性工装的低成本化

数字化柔性工装是现代飞机装配中工装的主要形式。柔性工装通过其硬件系统和软件系统,实现了工装的自动柔性重构功能。但柔性工装的功能特点使得其制造成本相对较高。基于现代飞机精益制造要求,通过研究柔性工装的构成和特点,从工装硬件系统入手,提出降低柔性工装成本的方法。在此基础上,进一步研究基于零件关键特征不用工装直接装配的方法,阐述关键特征设计需考虑的因素及其关系。通过开展柔性工装的低成本化研究,为国内深入研究应用柔性工装提供技术支持。     

基于VIRTOOLS的复杂机械设备虚拟装配技术研究

“虚拟装配”是产品数字化定义中的一个重要环节,在虚拟现实领域中得到了广泛的应用研究。基于VIRTOOLS的复杂机械设备虚拟装配技术是在虚拟现实环境下完成的,它把人、现实世界以及虚拟环境结合起来,融为一体,实现信息的交流和反馈。     

知识Petri网与机器人装配规划

介绍了知识Petri网（KPN），在柔性装配系统中基于KPN机器人装配规划的任务，以及用KPN为机器人装配规划的任务，以及用KPN为机器人装配规划建模和KPN的运行。文中论述了如何建立邻链表、构造KPN，以及最后如何运行KPN，获得最佳装配规划。最后，阐述了基于KPN的机器人装配规划系统中数据库、规划库及推理机的构造。基于KPN的机器人装配规划，与目前常用的机器人装配规划方法，如启发式搜索法AO和线性规划LP法相比，具有如下主要优点：由于将人工智能用于Petri网中，故智能强；适应性强，既适用于整套产品零件同时到达装配站，也适用于各零件分时到达装配站时的规划；算法简单，规划速度快，更适用于在线规划。     

基于方向匹配的装配路径规划算法

描述了装配规划中的最短无碰装配路径的自动生成问题。首先由零件在装配体中的几何约束生成局部拆卸方向,在考虑局部拆卸方向的前提下,运用位姿空间方法推导当前装配零件在固定姿态下由装配起点到装配最终位置的最短无碰路径。文中用具有位置分量和方向分量的特征元素描述物体,用方向分量相互匹配的特征元素对,即所谓方向匹配法计算三维离散物体的C-空间障碍。搜索空间用具有动态密度的栅格表达,以改进的具有目标可见性测试和变步长的A算法搜索最短无碰装配路径。该算法可处理复杂结构的装配体,且具有较高的计算效率     

Dimensional Variation Modeling of Aircraft Compliant Part Assembly Considering Clamping Force Change

Compliant parts are widely applied to aircraft structures. Due to the ease of deformation of compliant parts in assembly,the prediction of assembly variation is especially important for assembly quality control. A dimensional variation model considering the clamping force change in assembly is proposed based on the method of influence coefficient(MIC). First,the assembly process is decomposed into several steps including positioning,clamping,joining,and spring-back. Then,the force-displacement relationship is formulated according to the varied force conditions on the parts in each assembly step. Finally,two examples are illustrated to validate the proposed assembly variation model. The results show the impact of clamping force change is significant on the assembly variation,and the proposed model can predict the assembly variation more accurately than the referred method without clamping force correction at the over-constrained locating points of fixture.     

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。     

层压型高弹材料及在机器人装配中的应用

在机器人实现自动装配过程中，为吸收系统中存在的位置和角度误差，促进装配过程的顺利进行，常采用柔顺装置，在该装置中，弹性件是关键元件。本文采用金属和非金属相结合，制成一种弹性杆，可作为该装置的弹性件。文中介绍了该弹性杆的层压型结构及其制造方法，分析了该杆的轴向压缩弹簧刚度和横向剪切弹簧刚度的计算方法，讨论了影响该杆性能的主要因素。本文应用该弹性杆组成了柔顺装配工作台，经性能测定和装配试验，效果良好。最后，介绍了该工作台主要性能参数的测定方法和结果。     

基于可重构柔性工装的机身框定位/支撑布局优化

可重构柔性工装使用柔性定位器实现装配件的定位/支撑,具有可重构和柔性的特点。使用可重构柔性工装进行机身立式装配时,存在的柔性形变产生柔性定位误差,影响装配精度。本文着眼于提高装配精度,针对立式装配中可重构柔性工装的柔性定位误差的控制策略展开研究。首先,根据工装的结构特点与定位/支撑原理,分析误差流,追溯误差来源。其次,通过优化框件的定位/支撑布局减小柔性定位误差的影响。考虑到优化中装配件的工艺特征产生的约束条件,针对定位/支撑点的可行设计域建立约束数学模型,设计修补算法和改进的优化算法。最后,使用MATLAB运行优化算法并调用基于APDL语言开发的参数化模型进行仿真计算,完成定位/支撑布局的约束优化。优化结果表明,得到的最优布局可以提高装配精度,改进的优化算法具备有效性,通过优化定位/支撑布局控制定位误差的策略具备可行性。     

飞机装配工装组件库与快速装配设计技术

结合航空企业数字化应用的现状,基于飞机装配工装设计中的应用需求,研究工装组件的参数化设计、参数化组件库的构建以及组件的快速装配设计技术。应用CAA在CATIA平台上进行二次开发,实现了飞机装配工装组件库和快速装配设计功能,可提高装配工装设计的效率和质量。     

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。