空间在轨装配技术综述

代表国家科技实力的空间站、空间望远镜、大型通信天线、空间太阳能电站、在轨燃料补给站、深空探测中转站及地外基地等空间大型平台和基础设施的建设需求日益迫切,如何对此进行智能自主建造是当前的巨大技术挑战。鉴于大型平台与基础设施在未来空间探索中的重要性,国内外航天研究机构均提出并发展了在轨装配的系列技术方案。本文主要对在轨装配研究现状和技术发展情况进行系统地综述。首先分析了有人与无人在轨装配的国内外技术进展,总结了在轨装配技术的发展路线、装配层次与方法;然后在此基础上,详细梳理了在轨装配的技术需求和应用前景,并得出在轨装配的使能关键技术——模块化技术、机器人技术和地面模拟装配技术,预期为中国未来的空间在轨装配研究提供有益的参考。     

飞机装配几何量质量检测体系构建及关键技术

针对新一代飞机装配过程几何量检测的高精度、高效率和高可靠性需求,分析了飞机装配过程几何量检测特征和具体的检测要求,提出了用于不同测量任务的测量方法,构建了装配几何量质量检测体系。研究了复杂装配现场多源异构整体测量工艺仿真及精度优化、三维点云数据的拟合与对齐和基于整体测量场的多系统协同测量3项关键技术,开发了装配检测质量管理平台,实现了检测数据管理信息化,为后续装配提供数据支撑,同步提升了飞机装配过程质控能力。     

大尺寸精密测量技术及其应用

大尺寸精密测量技术应用问题是我国当前制造领域研究的热点问题.为了正确、高效应用大尺寸精密测量技术,首先对多种先进数字化测量系统进行分析对比,介绍了测量原理、特点及精度.其次,揭示了大尺寸精密测量与装配过程集成的内涵,以测量模型为核心实现多个环节的数据与过程集成.再次,提出了多数字化测量系统集成与数据融合基本架构,构建大尺寸数字化测量场.然后,给出了测量辅助装配中的核心算法及其与数据、过程间的关系,实现数据在装配过程中的传递.另外,为保证数字化检测技术应用,提出基于模型的检测规划与质量保证的基本架构.最后,研究了面向任务的测量不确定分析方案,总结不确定评估方法.     

装配工艺微规划在DELMIA下的实现技术

为了实现飞机、船舶等大型复杂产品的计算机辅助装配工艺规划和工艺仿真的集成,提出了装配工艺微规划的概念,介绍了装配工艺微规划的组成层次以及基于装配工艺微规划实现装配工艺规划和仿真集成的方法。结合仿真平台DELMIA,采用CAA对DELMIA进行二次开发,实现了装配工艺微规划技术在该环境下的实现,最终输出可直接指导装配现场的电子装配操作指令、装配操作视频等多媒体装配工艺文件。     

大型飞机自动化装配技术

 简述了大型飞机及其结构特点,通过比较人与机器两种装配系统的特性,及分析装配自动化水平与装配成本等诸因素的关系曲线,指出了自动化装配技术在保证大型飞机结构长寿命、高效率、低成本研制和生产等方面的意义;对国外大型飞机的装配自动化发展状况进行了综述,简要分析了国外发展的几种主要自动化装配系统,总结了国外大型飞机的自动化装配水平;对西方国家在大型飞机自动化装配中采用的先进的装配理念和方法,如决定性装配方法等进行了概述。最后针对国内自动化装配水平低的现状和大型飞机研制和生产的需求,提出了发展模块化结构的自动化装配系统、贯彻并行工程理念、实现面向制造和面向装配的设计等发展建议。     

基于制造特性的马达轴孔装配有限元分析

基于Pro/E逆向工程技术构建了实际马达轴孔装配体的三维模型,以Abaqus仿真软件为平台,建立了考虑制造特性的有限元仿真模型,开展了关键零部件制造特性对整个装配体力学特性的影响研究。对比了存在制造误差和无制造误差情况下的接触面应力分布及马达轴质心偏移,结果表明制造误差对马达轴孔装配精度和马达质心位置有显著影响且不容忽视。分析了螺钉装配力水平、拧紧顺序及大小和分布状态对马达轴质心偏移的影响规律,得出了几何结构刚度是影响Z向质心偏移的决定性因素,并依据其余方向的质心偏移确定了合适的螺钉拧紧顺序和预紧力优化方法,为提高装配精度和控制马达质心位置的装配工艺优化方法提供参考依据,保证了精密马达系统运行的可靠性和稳定性。     

面向模块化配置生产的大型飞机装配规划与仿真技术

大型飞机装配具有学科领域多、精度要求高、协调产业链广、工作量大等特点,是大型飞机研制周期、质量和成本的决定性环节。目前国内航空企业更多在单点上引入数字化产品定义MBD以及装配仿真等技术,业务仍然采用传统设计制造分离模式,未形成先进的数字化装配工程应用体系。本文对国内外航空企业的数字化装配技术应用现状进行了分析,提出了先进业务管理、数字化制造工程设计、装配仿真验证相融合的集成框架,并对其中的关键技术进行了论述。最后,基于该研究成果构建了装配规划及仿真的工程应用集成环境,并对应用于某大型飞机研制中的工程化效果进行了描述。     

装配仿真技术在飞机并行设计阶段的应用

介绍了应用装配仿真的意义,分析了装配仿真与数字化预装配的区别与联系.提出飞机制造企业应用装配仿真技术的支撑平台和总体规划方案,结合装配仿真技术应用的实际情况,重点讨论了在产品并行设计阶段装配仿真技术应用所涉及的关键技术和解决途径.最后针对装配仿真技术应用的不足,提出了建议和展望.     

大飞机系列论坛 大飞机数字化装备技术

国外大型民机及军机大量采用数字化装配技术,大幅提高了装配质量,缩短了装配周期,飞机装配已全面进入数字化时代,为满足我国大飞机高精度、长寿命等结构完整性的更高要求,数字化装配技术的研究应用成为必然。     

飞机装配大尺寸多系统测量场构建及应用

针对飞机装配对大尺寸、高精度、兼容性强、扩展性好、快速组网的测量技术需求,开展面向飞机装配的大尺寸多系统测量基准场构建技术研究,提出基准点优化设计原则,采用基于激光跟踪仪的多站位冗余测量长度约束算法,构建兼容飞机装配现场设备的三维精密测量基准场,并通过试验对比验证了测量基准场的标定精度.最后通过典型应用案例阐述了在飞机...     

基于UG、Workbench平台航空发动机多盘转子结构自动优化方法

目前对航空发动机转子优化设计多限于单盘优化,且优化需要借助人工调整再优化。基于航空发动机转子优化设计常用软件平台数据交流方便和减少人工调整的考虑,提出了基于UG、Workbench平台航空发动机多盘转子结构自动优化方法。首先基于UG平台,对多盘转子结构进行参数化几何造型,借助生成的标准化模板,便于减少建模工作量及对同类盘的优化。然后基于Workbench平台,借助脚本语言（APDL、Python）二次开发完成对多盘转子结构状态变量提取,及自动优化流程控制。算例结果表明,在满足几何、强度要求条件下,优化后多盘转子结构质量减少了33%,应力分布更为均匀,且验证该方法具有良好的稳定性及精度。      

2．4米跨声速风洞推力矢量试验技术

针对先进战斗机推力矢量高速试验需求,研制了可用于校准通气不传力系统对推力天平性能影响的装置和基于数字流量阀的喷流质量流量闭环测控系统,在2．4 m 跨声速风洞建立了通气叶片支撑、金属波纹管通气不传力系统实现喷流供气转换、三台天平内置的双发战斗机推力矢量试验平台,实现了飞机气动力和两尾喷管转向喷流推进特性同时分别测量。系统调试和模型风洞试验表明：试验系统运行稳定、可靠,质量流量测控精度优于0．5％;全机气动力及两个喷管矢量喷流推进特性规律合理,重复性精度达到国军标常规测力合格指标;建立的试验技术系统可用于来流马赫数0．3～1．2、迎角－10。～60。、喷管偏角－20。～20。、喷流总质量流量0～3 kg／s 的双发战斗机推力矢量试验。     

精密离心机的现状与未来

精密离心机是用于惯性器件检定、校准和测试的高精度惯导测试设备.它通过主轴的高速旋转在仪器舱内产生加速度场,从而实现对惯性器件使用过程中加速度环境的模拟.精密离心机的主要技术指标就是它产生的加速度的范围和不确定度,目前,我国精密离心机正朝着更精确的加速度 不确定度水平、大负载、多轴、温度试验等方向发展.     

Trajectory Planning Algorithm Based on Quaternion for 6-DOF Aircraft Wing Automatic Position and Pose Adjustment Method

 A 6-degree of freedom (6-DOF) aircraft wing position and pose automatic adjustment method is presented to improve ARJ21 wing-fuselage connection precision and efficiency. Wing position and pose are adjusted by three pillars which are driven by six high-precision servo motors. During the adjustment process, wing is tracked and positioned by laser tracker. Wing initial posi-tion and pose are calibrated by using the measurement coordinates of assembly reference points. Wing target position and pose are calculated according to wing initial, fuselage position and pose, and relative position and pose requirements between wing and fuselage for the connection. Combining Newton-Euler method with quaternion position and pose analyzing method, the inverse kinematics of servo motors, together with the adjustment system dynamics is obtained. Wing quintic polynomial trajec-tory planning algorithm based on quaternion is proposed; the initial, target position and pose need to be solved and the inter-mediate moving path is uncertain. Simulation results show that the adjustment method has good dynamic characteristics and satisfies engineering requirements. Preliminary engineering application indicates that ARJ21 wing adjustment efficiency and precision are improved by using the proposed method.     

工艺模型驱动的物料动态精准配送技术

针对飞机装配车间传统“领料式”物料配送存在的弊端,提出了一种工艺模型驱动的物料动态精准配送方法,构建了飞机装配车间物料精准配送管理系统,阐述了系统构建涉及的关键技术难点,采用基于模型的三维可视化消耗式BOM重构方式,建立与设计了模型动态同步精准的MBOM工艺模型,利用RFID技术的优点实时获取物料信息,通过iGPS系统引导AGV物料运输平台来实现装配站位物料的高精度配送。     

飞机起落架全方位移动装配机器人设计与研究

起落架作为支撑飞机重量、吸收撞击能量的重要部件,在装配和试验过程中面临着装配空间狭小、装配精度高等特殊要求,急需研制一款具备可移动、多自由度调节功能的柔性装配平台。通过对起落架装配需求进行分析,设计出基于Mecanum轮的全方位移动和基于3–RPS的并联机构组成的6自由度装配机器人,详细介绍了装配机器人的结构组成、控制方法,对机器人运动学特性进行分析获得运动学模型,并进行运动学参数设置及精度分析。通过对起落架装配机器人精度测试以及实物装配,验证该机器人的功能和性能满足使用要求。     

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。     

Algorithm and experiments of six-dimensional force/torque dynamic measurements based on a Stewart platform

Stewart platform (SP) is a promising choice for large component alignment, and interac-tive force measurements are a novel and significant approach for high-precision assemblies. The designed position and orientation (P&O) adjusting platform, based on an SP for force/torque-driven (F/T-driven) alignment, can dynamically measure interactive forces. This paper presents an analytical algorithm of measuring six-dimensional F/T based on the screw theory for accurate determination of external forces during alignment. Dynamic gravity deviations were taken into con-sideration and a compensation model was developed. The P&O number was optimized as well. Given the specific appearance of repeated six-dimensional F/T measurements, an approximate cone shape was used for spatial precision analysis. The magnitudes and directions of measured F/Ts can be evaluated by a set of standards, in terms of accuracy and repeatability. Experiments were also performed using a known applied load, and the proposed analytical algorithm was able to accu-rately predict the F/T. A comparison between precision analysis experiments with or without assem-bly fixtures was performed. Experimental results show that the measurement accuracy varies under different P&O sets and higher loads lead to poorer accuracy of dynamic gravity compensation. In addition, the preferable operation range has been discussed for high-precision assemblies with smal-ler deviations.     

iGPS测量场精度分析及其应用研究

为了支持iGPS测量系统在航空、航天、船舶等大型复杂产品装配过程中的布局优化和系统选型,提高测量效率和精度,对其测量精度分布规律进行了研究。阐述了iGPS测量系统的工作原理,构建了其计算机仿真模型;根据其布局形式的特点,提出了iGPS测量单元与测量网络的概念;给出了一种iGPS测量场精度分析方法,并通过实例对测量单元和测量网络的测量场精度与发射器布局及目标点空间位置间的量化关系进行分析。试验结果表明,当发射器间距为20 m时,iGPS测量场的测量精度在垂直方向上的波动范围在0.01 mm内,在水平方向上测量精度呈线性变化,最高测量精度为0.12 mm,出现在测量场的中心,最低测量精度为0.25 mm,出现在测量场的边界处。在iGPS测量场精度分析的基础上,提出了一种基于精度约束的测量方案评估方法及其实施步骤,为iGPS测量系统的选型和工程应用提供支持。