数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用

数字化测量技术及系统是现代飞机数字化装配技术的重要组成部分.现代飞机装配中通过应用数字化测量技术及系统,不仅保证了飞机装配准确度、提高了生产效率,同时实现了飞机产品从零件设计制造到装配过程的全数字量传递.本文详细研究了当前在飞机装配中应用广泛的几种数字化测量系统:激光跟踪仪测量系统、三维激光扫描测量系统、数字照相测量系...     

2.1装配应力产生过程2.2装配应力对强度影响分析

飞机装配本质上是按照设计和技术要求,将大量飞机零件和紧固件进行组合、连接,逐步装配为组合件、部件及整机的过程。由于零件数量巨大、构型多样,装配关系复杂,而且,由于零件加工过程尺寸公差、装配过程中的形位公差,零件加工过程中残余应力释放,在飞机主机装配过程中,各类误差累积,导致结构间存在装配间隙。在紧固件作用下,产生装配应力。装配应力作为预应力一直存在于飞机结构中,改变结构应力状态,使其偏离设计点,进而影响飞机结构完整性,甚至危及飞行安全。本文基于飞机结构应力状态,分析了装配应力对结构强度的影响,主要在于降低疲劳寿命和导致应力腐蚀开裂两方面,并进行了试验验证。试验表明,随着装配间隙增加,结构产生应力腐蚀裂纹概率及裂纹数量急剧增加,实际工程中,应考虑工艺水平及成本等因素,严格控制装配间隙以降低由此产生装配应力影响飞机结构强度品质。     

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。     

浅析飞机数字化设计质量控制要求

从数字化设计过程中的技术特点出发,提出了飞机数字化设计质量控制要求的整体框架:数字化产品定义、预装配,数字样机质量控制;产品数据管理质量控制;数字化设计环境质量控制。     

基于关键特性的数字化容差分配技术研究

飞机柔性装配技术具有鲜明的数字化特点,在并行工程环境下以面向柔性装配的设计思想为指导,对决定飞机质量的关键特性进行定义；通过对制造装配过程中误差累积的分析,将关键特性分解传递到零件和工艺过程:运用数字化技术对各个部段的关键特征进行容差分配,经分配的容差信息将被融入柔性装配数据集作为产品与工装制造、检验的依据.通过对零件...     

基于层次分析法与粒子群算法的飞机装配公差多目标优化

飞机研制过程中合理的装配公差分配是提高装配准确度和一次装配成功率、降低研制成本的有效途径。本文提出了面向装配性能、加工成本和装配操作复杂度的多目标装配公差优化模型;采用层次分析法与粒子群算法相结合的方法对飞机装配公差多目标优化模型进行求解,用层次分析法确定权重因子并以多目标装配公差优化模型作为适应度函数;最后,以某型飞机外襟翼的一个组件装配公差为例对算法进行验证,计算表明装配公差优化结果能够达到设计要求,可以提高装配公差优化的精度和效率。     

基于夹具主动定位补偿的飞机柔性件装配偏差优化方法

柔性零件广泛用于航空、汽车等产品中,在柔性件的装配过程中,装配尺寸质量受零件制造、夹具和连接过程中多种偏差源的耦合影响,分析和控制难度大。提出了一种基于夹具主动定位补偿的装配偏差优化方法。首先,基于柔性件装配的受力变形分析,建立了考虑夹具法向定位误差的装配偏差模型。然后,根据上述模型,以夹具法向定位补偿量为优化变量,提出了夹具法向补偿量的优化模型和求解算法。以金属薄板装配和飞机壁板件装配为例,分别利用实验及有限元仿真分析了有无夹具主动定位补偿下的装配偏差。结果表明,夹具法向定位补偿对于减小柔性件的装配偏差具有显著效果,从而验证该优化算法的有效性和准确性。     

飞机数字化装配柔性工装技术体系研究

在当前国内航空制造业大力提倡飞机装配数字化、柔性化的背景下,亟需深入研究飞机数字化装配柔性工装技术,通过建立柔性工装技术体系,以规范和指导国内柔性装配工装的设计制造及应用,从而提高国内飞机装配工装的数字化、柔性化技术水平以及柔性工装的应用规模。飞机产品结构复杂,零部件数量多,且多数零件为尺寸大、刚性小的钣金件,在装配过程中易发生变形。为了满足飞机产品最终的装配准确     

飞机装配过程数字化测量技术

自20世纪以来,飞机装配过程中的测量检测技术经历了从“定性检测、事后检验”到“定量测量、实时跟踪”的转变.随着飞机装配向智能化迈进,数字化测量技术已经成为飞机装配过程的重要因素,并不断向“智能测量、反馈控制”的目标发展.本文首先回顾了飞机装配过程中测量检测方法从模拟量到数字量演变的4个阶段.随后,根据数字化测量技术的基本原理和测量目标,从点位坐标测量、形状特征测量和曲面外形测量3大类对当前飞机产品装配过程中主要应用的数字化测量技术进行了归纳总结.     

飞机自动化装配技术的发展

十余年来,以数字化、柔性化为特征的自动装配技术已成为飞机制造业发展的必然趋势。国外民机制造公司将之视作一项非常重要的核心技术,在单一产品数据源的数字量尺寸协调体系的基础上,采用数字化装配设计技术,通过装配仿真和虚拟现实技术等虚拟制造技术和并行工程实现装配过程优化,应用自动钻铆设备、柔性装配工装、数字化测量     

基于MBD的关联设计技术在飞机研制中的应用

MBD技术可以保证产品全生命周期过程中数据源的唯一性,实现上下游数据的无缝对接,有效提高产品设计效率。主要研究MBD的表达方式及关联设计中骨架模型的建立方法,阐述骨架模型的工作原理。结合飞机型号研制,首先进行总体骨架、接口骨架、部段骨架和部件骨架模型的定义,进而实现设计内部各专业“自顶向下”的关联设计,并以MBD数据集作为飞机研制过程中的唯一数据源,工艺、工装、检验人员在MBD数据集基础上开展并行协同的关联设计,有效地改善团队之间的沟通,使设计更改变得简单、快速,减少了设计错误,缩短了产品的研制周期,提高了设计质量。     

复合材料桁架胶接装配技术

叙述了某型号卫星碳纤维复合材料桁架胶接装配过程的配套条件、工艺方法和质量控制等内容.研究表明,杆件和接头的配合间隙介于0.1～0.3 mm时胶接强度较高;桁架的精度完全依靠高精度胶接工装保证,且最终精度能控制在0.2mm之内;合适的工艺方法和质量控制方法,能够满足碳纤维桁架结构的高精度和胶接质量要求,并且这些方法具有通用性.     

高超声速气动力及激波位置快速计算方法研究

采用快速计算方法进行高超声速气动力计算时,影响计算精度的关键问题主要在于模型面网格的划分和计算方法的选取。采用一种灵活实用的结构化面网格划分策略,使得模型的各个部件能分别选择合适的计算方法;发展一种基于近似流线的二阶激波膨胀波方法,该方法可以用于多种具有三维流场特性的部件,不仅降低对使用者的经验依赖,还能提高计算精度;配合激波位置计算方法,可以较为准确地计算模型的激波位置,保证边界层外缘参数的计算精度;粘性力计算使用基于起始面元修正的Spalding-Chi方法和参考温度方法。通过对四个典型算例的计算与分析,表明本文发展的高超声速气动力计算方法具有较高的计算精度,能够作为高超声速飞行器初步设计阶段的气动力快速分析工具。     

Control-oriented Modeling for Air-breathing Hypersonic Vehicle Using Parameterized Configuration Approach

This article presents a parameterized configuration modeling approach to develop a 6 degrees of freedom (DOF) rigid-body model for air-breathing hypersonic vehicle (AHV). The modeling process involves the parameterized configuration design, inviscous hypersonic aerodynamic force calculation and scramjet engine modeling. The parameters are designed for airframe-propulsion integration configuration, the aerodynamic force calculation is based on engineering experimental methods, and the engine model is acquired from gas dynamics and quasi-one dimensional combustor calculations. Multivariate fitting is used to obtain analytical equations for aerodynamic force and thrust. Furthermore, the fitting accuracy is evaluated by relative error (RE). Trim results show that the model can be applied to the investigation of control method for AHV during the cruise phase. The modeling process integrates several disciplines such as configuration design, aerodynamic calculation, scramjet modeling and control method. Therefore the modeling method makes it possible to conduct AHV aerodynamics/propulsion/control integration design.     

基于UG的计算机辅助飞机结构公差查找

航空制造企业已基本实现飞机设计的计算机辅助设计.但飞机产品公差的设计仍然需要手工计算.本文提出利用VC++和Access,建立国家标准公差、配合和飞机结构公差数据库来实现公差与配合的自动查找,使得设计人员能够利用计算机方便、快捷、准确地设计并验证公差,为实现飞机结构公差设计的计算机化提供基础技术.     

基于MBD的数控加工工艺设计系统

MBD模型作为制造过程中唯一依据逐步成为航空制造业的发展趋势,并已应用到CAD/CAM中。但MBD技术尚未在CAPP中展开应用,导致MBD数据集在CAD/CAPP/CAM的集成设计制造过程中无法连续传递。针对航空数控加工需求,建立了基于图层的数控加工MBD工艺模型,提出了基于MBD的数控工艺设计流程,并设计开发了基于MBD的数控加工CAPP系统,实现了UG平台上集成设计制造的MBD应用。     

蚁群优化算法在加工工艺知识发现中的应用

针对加工工艺数据复杂、庞大、多变的特点,为解决加工工艺知识的匹配与推理的关键性技术,将模拟生态系统的模糊聚类算法应用于加工工艺知识库。提出了基于蚁群算法的工艺知识发现的概率查询方法,并建立加工工艺知识库的数学模型。通过输入关键词运行蚁群算法,描绘出索引地图,提取分析所需要的加工工艺序列。最后以铣加工工艺为例进行实例验证,结果表明,基于蚁群算法的工艺知识发现高效全面地优化了工艺序列。     

基于模型定义的数据组织与系统实现

基于模型的定义技术是一种新的产品定义技术,它以三维产品模型为基础,集成了三维空间尺寸公差标注和制造要求标注在内的特征信息,并作为设计生产过程中的唯一依据.结合国际先进航空企业的应用基于模型的定义技术的成功经验,总结了基于模型定义技术数据信息的组织与管理及其系统的实现,以及开发工程注释信息的管理系统.     

基于扩展卡尔曼滤波器的微型燃气轮机传感器 故障诊断与硬件在环验证

为了解决微型燃气轮机在变工况条件下的传感器信号故障诊断问题,提出了基于1簇卡尔曼滤波器的故障诊断方法。该方法基于V字研发流程,使用基于模型的设计方法开发了Simulink微型燃气轮机部件级仿真模型,设计了变负载条件下的传感器故障诊断与隔离系统。基于全数字仿真平台和硬件在环仿真平台对模型以及故障诊断与隔离系统进行集成验证。结果表明:基于MBD方法的全数字仿真及硬件在环仿真具有很高的一致性,能够快速实现模型转换及验证,为微型燃气轮机控制算法开发与硬件在环验证提供了有力的支持。     

简化尺寸标注的MBD 设计方法研究与实践

应用MBD技术进行结构复杂产品及大型装配件设计时,由于标注信息量过大易产生"刺猬"现象而影响信息快速准确地表达和提取。为解决这一问题,提出了简化尺寸标注的MBD设计方法,通过简化MBD标注信息能够建立可快速读取的MBD 3维模型。将新方法应用于某型发动机机匣的设计。研究结果表明:采用简化尺寸标注的MBD方法可大幅减少设计的工作量,提高设计的效率和质量,验证了该方法的可行性和可靠性。