虚拟装配仿真技术在飞机研制阶段的应用

飞机研制阶段在计算机里利用虚拟装配仿真软件将设计的产品三维数模进行装配工艺设计及仿真,可帮助产品摆脱装配物理样机及所涉及的工艺装备制造难题,有效地提高产品、工装的建模质量,有助于降低产品开发成本、缩短产品的开发周期.     

DELMIA系统在飞机装配模拟中的应用研究

结合某飞机垂直安定面的制造过程,探讨DELMIA系统在飞机部件装配模拟中的具体应用方法。在深入分析该部件装配工艺流程的基础上,模拟其装配过程,直观分析产品的可装配性,结合人机工效评估结果对其工艺方法、工装结构和生产线布局进行必要的调整、改进和综合优化,确保部件装配质量和效率。     

面向航空产品的装配工艺规划技术研究

装配工艺规划是影响航空产品装配质量和成本的重要因素。本文以航空产品装配中存在零件、工装多、装配工序复杂、精度要求高等问题为背景,研究数字化装配工艺规划中的装配信息建模;工艺组件划分与定义,包含工装、夹具、专用工具的装配顺序规划;基于VMap的装配路径规划;面向可达可拆卸的装配路径生成等关键技术。开发数字化装配工艺规划系统,并以某型飞机部件为实例进行验证。     

DELMIA虚拟装配技术在飞机研制中的应用

数字企业精益制造交互式应用(Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application,DELMIA)虚拟装配技术能够真实模拟飞机的装配过程。在计算机上以可视化方式研究和解决飞机装配的可行性、可达性,验证装配工艺设计的合理性,及时发现工艺中存在的各种结构性和空间性等问题,并根据模拟、分析和装配工效评估的结果对工艺方法、工装结构和生产线布局等进行修改和优化,有效地提高了飞机装配质量、降低了研制成本和周期,是现代航空产品研制的新技术,也是并行工程的支持技术之一。     

航空发动机结构设计中可装配性案例分析

为提高航空发动机的可装配性,保证产品质量,改善生产效率,从结构设计出发,针对现有分组、非均布、防错、考虑工装与工具等设计方法,结合典型案例进行装配工艺分析和总结,指出应当在发动机产品设计初期对形状、结构、连接等进行可装配性分析,总体上提高质量和一次性装配成功率。提出结构轻量化、连接自动化、虚拟预装配是今后发动机设计的重要方向。     

基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计方法

 飞机研制过程中的频繁设计更改活动是造成装配工装设计修改工作量大、设计质量难以保证等问题的主要原因。为此,运用公理设计原理描述了装配工装设计问题,提出了一种基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计模型。将数字化标准工装与工装概念几何作为控制几何,通过主几何层、源控制几何层、衍生控制几何层、工装部件层和工装设计基础库层之间自顶向下和自底而上相结合的综合运算实现装配工装变型设计,提高了装配工装设计对飞机产品结构更改的快速响应和应变能力。开发的变型设计工具集应用于飞机方向舵装配型架设计,避免了装配工装大范围设计迭代,有效提高了设计更改效率。     

现代飞机机体结构模块化设计技术研究

基于飞机结构数字量尺寸协调体系,以设计和工艺分离面将机体分为若干部分,每个部分进行模块化设计、制造和装配,减少交叉作业,模块之间简化连接和工装,并采用工艺补偿便于飞机总装和部件更换.     

关联设计技术在翼面类部件可重构装配型架设计中的应用研究

为了提高飞机翼面类装配型架的设计效率和设计质量,研究了关联设计技术及其在装配型架的快速配置设计中的应用。首先,总结翼面类部件及其工装的结构特点,其次阐述可重构柔性装配型架的结构组成和所涉及型架的模块划分,以及关联设计技术在翼面类部件装配型架快速设计中的实施方法,并以某垂尾验证了该方法的可行性。最后,以CATIA为设计平台基于CAA二次开发可重构装配型架快速设计系统,该系统可用于产品与装配型架变型、改型设计的需要,使装配型架的设计更简单、快捷,缩短产品研制周期,降低研制成本。     

商用航空发动机数字化装配工艺设计系统

基于模型的定义技术在航空发动机结构设计中应用广泛。针对商用航空发动机装配工艺设计工具应用问题,以产品数 据模型为核心,提出基于TeamCenter&Cortona3D集成的设计思路。打通产品装配工艺设计业务链,构建基于模型的数字化装配工 艺设计环境,自上而下实现基于模型的装配工艺任务规划、基于模型的装配工艺/ 工装设计与仿真验证,实现面向装配制造的工艺 设计,从而提高商用航空发动机装配工艺设计效率和质量,缩短产品研制周期。     

飞机壁板类组件数字化装配柔性工装技术及应用

柔性工装技术是基于产品数字量尺寸协调体系的可重组的模块化、自动化装配工装技术,其目的是免除设计和制造各种零部件(如壁板类、翼梁类组件,机翼、机身部件等)装配的专用固定型架、夹具,可降低工装制造成本、缩短工装准备周期、减少生产用地,同时大幅度提高装配生产率。     

基于DELMIA的飞机三维装配工艺设计与仿真

针对我国航空制造业当前装配工艺规划与设计的现状,开展了基于DELMIA进行飞机三维装配工艺设计与仿真方法的研究,对三维装配工艺设计与仿真的关键技术进行了重点分析,包括三维工艺组件划分、装配生产线布局规划、基于知识的装配工艺规划,以及装配仿真中的装配干涉检查、人机工效仿真,并通过某型飞机机翼装配对三维工艺设计与仿真进行了应用验证。     

航空发动机总装脉动线单模块集成仿真分析

航空发动机总装脉动线具有主体设备技术复杂、建设和运维成本高等特点,单工位模块是总装脉动线的基本组成单元,承担着航发产品总装时的脉动运输、夹持固定、部件对接和配套件安装等任务,因此在工艺流程规划、设备运动控制等方面存在较大难度,脉动线单模块的集成仿真可以验证单模块结构与机构设计、工作流程设计和运动控制设计方案,对于模块开发具有重要意义。提出基于数字孪生模型和实际控制信号的人在回路的单模块集成仿真方案,并据此研发了完全知识产权的国产仿真软件和集成仿真平台,完成了某型航发脉动总装工艺的评估。结果表明,所研发平台能够用于多种脉动总装工艺评估,并可支持人在回路的方案验证和操作培训。     

基于UG和ADAMS的新型夹持器虚拟设计与仿真

采用UG和ADAMS研究了一种新型夹持器机构BHG-1的虚拟设计和仿真方法,运用UG来实现夹持器三维模型的虚拟设计和虚拟装配;运用ADAMS对夹持器夹持不同形状物体进行运动学和动力学仿真.通过对夹持器机构的虚拟设计和仿真,不但可以直观地了解夹持物体的具体过程,还可以通过仿真曲线了解其速度、加速度以及接触力的变化情况.     

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。     

面向自动化物料传送的被动驱动托架设计与分析

针对现有的航天飞行器数字化装配生产线产品转运自动化、装配数字化的发展趋势,设计了一套兼容生产线全流程转运工作设备、适应多几何尺寸的托架。在分析作业现场产品转运流程、保证要求以及装配需求的基础上,提出了一种基于辊杠动力源的被动驱动托架总体设计方案,解析了托架关键受力部位和薄弱点,有针对性地开展了关键部件的设计、计算、校核,并使用专用软件开展了数值模拟分析与验证,托架试制完成后进行了工程试用。结果表明:关键部件的强度数值模拟值与理论设计计算值偏差在10%以内,位移形变均保持在0.1mm以下,验证了设计的准确性和合理性;工程使用阶段,托架的功能和性能均满足现场使用要求。     

复合材料层合板装配精度影响因素研究

受制造能力的限制,零件加工和装配过程难免存在误差,因此产品的装配精度难以保证。不同于金属材料,复合材料具有各向异性的特性。因此,复合材料产品的装配精度更加难以控制。针对复合材料产品装配精度难以保证的问题,分析了复合材料层合板装配精度影响因素。采用有限元仿真分析方法,通过将同一批零件进行编号并重新配对组合,分析不同零件配对组合方式对装配精度的影响;对于由多个零件组装而成的装配顺序可调整的产品,分析不同装配顺序对装配精度的影响。研究表明,零件的不同配对组合方式和装配顺序都会对装配精度产生影响,因此,在实装前进行装配精度预判,选择最优的零件配对组合方式和装配顺序对提高复合材料产品的装配精度是非常必要的。     

航空发动机脉动式装配生产线工艺仿真关键技术研究

面向国内民用航空发动机总装批产能力建设的需求,对标国内外先进脉动式装配生产线的研发进度和实施状态,在建设规划阶段,提出了脉动式总装生产线的工艺仿真方案。阐述了脉动式总装生产线工艺仿真的主要技术内容和关键技术方向,重点对关键技术的解决方案和实施途径进行规划,包括装配网络图建模及优化、车间工艺布局及生产仿真、基于二三维关联集成仿真的虚拟产品制造,最后对脉动式生产线数字孪生体进行了展望。     

面向航天器微低重力仿真的大型超平支撑平台精密装配技术研究

大型超平支撑平台作为航天器微低重力仿真的大型精密试验设备,具备大尺寸、高承载刚度、全自动精密调节等特点。通过对大型超平支撑平台装配要求及难点分析,构建装配系统组成,制定装配工艺流程,设计调节机构及调节工艺流程,并针对虚拟轮廓构建、精密测量、装配路径规划、调控策略等数字化自动装配关键技术进行研究,最终实现大型超平支撑平台的快速、精密测量与调节,高效率、高质量地完成200块平台的精确装配。     

无余量装配技术在复合材料机身结构部段上的应用

提出了在复合材料飞机部段装配过程中采用无余量装配的方法。在产品设计和制造过程中采用数字量传递的方式可减少误差积累,提高协调精度。关键零部件的装配、工装制造等采用激光跟踪仪等数字化测量设备可以确保精确性,并能在装配工艺设计阶段就考虑零部件间的协调安装精度及公差分配要求。通过分析复合材料部段装配特点,并以复合材料机身典型结构为例进行应用研究,阐述了在三维数字化装配过程中具有协调关系的关键零部件无余量装配的工艺流程、方法,从而可实现零部件一次装夹、加工及无反复装配,使装配质量具有良好的稳定性。     

虚拟制造技术在飞机设计与制造中的应用

虚拟制造技术可以在产品设计阶段对产品的整个生命周期进行建模、仿真和优化,从而更加高效、经济、灵活地组织生产,达到了缩短产品研发周期、降低研发成本、优化产品质量和提高生产效率的目的。介绍了虚拟制造技术的含义、特点及国内外应用概况;综述了虚拟制造技术在航空制造业的应用,包括飞机虚拟设计、零件虚拟制造、部件虚拟装配和生产线规划等方面应用的成功案例,从而展示应用虚拟制造技术的意义;最后,总结了虚拟现实技术在飞机设计与制造过程中被广泛应用的发展现状,并且展望了虚拟制造技术的发展及应用前景。