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。     

面向自动钻铆离线编程的工艺信息提取与校验技术

钻铆点工艺信息的获取是自动钻铆离线编程系统的基础。针对具有MBD规范定义的工件数模,在CATIA二次开发平台上自动提取待加工孔位的坐标、法矢、名称、紧固件牌号等工艺信息。为确保法矢方向满足系统和工艺需求,通过创建法向参考线,开发了异常法矢的校验和修正模块。最后以某飞机壁板类MBD模型为例,对该信息提取平台进行了验证。结果表明:系统可快速提取钻铆工艺信息,并能准确识别方向异常法矢,为系统的准确性和可靠性提供了保障。     

机器人钻铆系统研究现状及发展趋势

工业机器人具有成本低、灵活性高、安装空间小及自动化程度高等优点,对工件的适应性好,且可以通过扩展轴长距离移动,能完成多个区域的钻铆,而无需移动工件,比传统的自动钻铆方式效率高。借助专用编程软件,可以实现自动加工程序的离线编程和模拟加工。机器人钻铆技术突破了自动钻铆机等设备对加工位置和加工灵活性的局限,将自动钻铆技术推向一个更高的高度。     

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。     

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.     

面向飞机自动钻铆系统的工业机器人精度补偿技术

新型飞机对我国航空制造业提出了更高的要求,工业机器人在飞机自动钻铆系统中的应用越来越广泛.由于工业机器人自身的绝对定位精度无法满足飞机自动钻铆系统的精度要求,研究机器人的精度补偿技术显得至关重要.分别对基于运动学标定、基于非参数标定和基于实时反馈的机器人精度补偿技术进行了简要的介绍.     

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.     

打造航空工业自动钻铆设备先锋

随着飞机制造业对自动钻铆加工要求的提高,BC公司特别为其开发出了TJKPSPACE龙门机器人自动钻铆加工系统,并且已经申请了多项技术专利     

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。     

基于MBD技术的航空制造数控加工工艺实施应用

<正>MBD全信息模型表达的工序模型(几何实体、标注内容和工艺属性信息)可以作为数控加工工艺准备唯一数据源,工艺设计、工装设计、数控编程、加工仿真等应用重用一个MBD模型数据源;在PDM系统平台不断完善制造资源库和加工知识库,不断完善基于MBD技术数控加工工艺模式,     

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。     

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术

飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配,极大地提高飞机装配质量与装配效率。经过几十年的发展,自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域,而国内在这一方面正处于起步阶段,技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状,以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表,介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时,对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍,指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外,对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析,总结其研究难点,为国内自动钻铆技术的发展提供参考。     

大型壁板自动钻铆定位误差分析与优化

在机翼大型壁板自动钻铆工艺中,由于定位误差较大,壁板实际位姿和理论数模位姿之间难以建立精确的映射关系,而现有补偿工艺流程复杂,导致装配效率较低。着眼于工装设计补偿,针对大型壁板自动钻铆定位误差控制问题展开定位误差溯源分析和定位点布局优化。首先,根据自动钻铆工艺流程进行定位误差溯源,分析其误差的来源及传递机理;其次,将定位误差分为刚性误差和柔性误差两部分,采用Monte-Carlo法模拟刚性定位误差的分布,通过齐次坐标变换分析刚性误差的传递过程,利用有限元虚拟仿真计算关键特征点的柔性变形误差;再次,集成刚性误差与柔性误差,基于统计学思想讨论特定置信度下的定位误差分布规律;然后,基于脚本语言开发Abaqus参数化模型,通过Isight进行后台调用及赋值规划,实现基于带精英策略的非支配解排序遗传算法(NSGA-II)的定位点布局多目标优化;最后,以某型飞机机翼上侧壁板的一号组件为实例,验证了该方法的可行性。     

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).     

基于仿真分析的压铆力预测模型

铆接是飞机结构机械连接的主要方式,压铆力作为影响铆接质量的重要因素,传统的计算方法通常是建立在体积不变的假设之上,且不考虑钉杆材料被压入钉孔部分的体积,导致模型误差较大。为此,依据仿真分析结果和铆钉材料的流动趋势,引入体积缩减系数来描述钉杆被压入钉孔部分的体积,建立压铆力预测模型,并与已有的试验数据进行对比,结果表明计算值与试验值的一致性较好,该模型可以用来预测铆接过程中压铆力的大小。     

壁板铆接变形分析及铆接顺序规划研究

壁板是构成飞机气动外形的重要组件,提高其外形装配精度对保证飞机的飞行性能至关重要。传统的研究主要集中在铆钉及孔周围的变形,而对壁板铆接整体变形的研究较少涉及。以壁板自动钻铆为对象,以单钉铆接变形分析为元模型,提出了壁板铆接"局部-整体"变形快速求解方法。钉孔周围采用体单元,壁板其余部分采用壳单元,利用"体-壳"连接建模方法,构建了"局部-整体"映射加载模型,将钉孔周围复杂的应力应变状态传递到壁板整体薄壳模型上,实现了壁板铆接变形的快速计算;以铆接变形最大值最小为目标,采用遗传算法进行铆接顺序优化,实现了对壁板铆接变形的有效控制。     

基于镦头不均匀变形的压铆力建模

压铆力是影响铆接质量的重要参数,其数值的确定主要依赖于经验或简化的理论模型,且不考虑镦头鼓形部分的影响,因而误差较大。依据铆钉材料在压铆过程中的流动趋势,将压铆过程划分为4个阶段,并确定了最大压铆力出现的位置。基于厚壁筒受压进入塑性状态的极限应力分析,建立了镦头不均匀变形的压铆力计算模型,结合体积不变假设得到了镦头圆环部分尺寸,用于压铆力的求解。最后以直径4 mm和5 mm的平锥头铆钉压铆为例,利用ABAQUS软件和G86型钻铆机分别进行数值模拟与压铆实验,对相同压铆力作用下的镦头尺寸进行对比。结果表明,模拟和实验得到的镦头尺寸与理论相比,差别均小于5%,表明该压铆力计算模型具有有效性。     

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。     

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。