壁板组件柔性装配工装技术

飞机装配具有零件形状复杂、气动外形要求严格及精度要求高等特点,必须使用大量的工艺装配型架(简称工装)来保证装配质量[1].壁板类组件是构成飞机气动外形的主要结构件,具有尺寸大、刚度低、制造和装配精度高等特点,其装配精度直接影响后续机身、机翼部装和总装的装配质量,是保证飞机装配精确的基础[2-4].     

大型飞机壁板无头铆钉干涉连接技术

由于干涉配合铆接的铆钉能紧密地充满钉窝及钉孔,并使钉孔均匀而适量地胀大,形成钉杆对钉孔的"支撑效应",所以干涉配合铆接在疲劳寿命和密封性方面优于普通铆接,大型客机C919和支线客机ARJ21在机翼壁板铆接装配中大量使用无头铆钉干涉连接,以满足连接质量要求。     

柔性装配中的数字标工协调

飞机制造中的关键是保证零部件结构外形和交点的互换协调,为此需采用大量的体现产品形状与尺寸的标准工艺装备来保证飞机的结构形状和尺寸符合设计准确度和互换协调要求[1-2].目前国外航空企业已广泛采用先进数字化互换协调方法,产品协调部位之间、产品与工艺装备之间以及工艺装备之间的协调关系以数字量的形式存在,使得各类工装制造精度明显提高,尺寸传递协调路线缩短,产品协调准确度有明显提高[3-4].国内飞机制造中产品设计已全采用全数字化产品定义,但仍广泛采用以实物标工模型来传递产品形状与尺寸的模拟量协调方法,对如何实现以数字标工为核心的全数字量协调传递等关键问题并未见其详[5-7].为发挥产品设计数字化优势,需对飞机制造过程中的数字化协调方法作一研究.     

CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔层间孔径偏差研究

螺旋铣孔是航空航天领域装配孔加工的一种新型加工工艺,与传统钻孔工艺相比,具有加工质量好、制孔效率高、刀具成本低等优势。在进行碳纤维复合材料（CFRP）/钛合金（Ti）叠层构件螺旋铣孔时,由于两种材料特性差异巨大,易导致层间出现孔径偏差,影响制孔精度,成为螺旋铣孔技术应用过程中亟须解决的关键问题。基于便携式螺旋铣孔单元搭建了试验装置,开展了CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔工艺试验,分析了CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔层间孔径偏差的形成原因,提出了通过改变螺旋铣孔工艺参数和铣削方式减小CFRP/Ti叠层构件层间孔径偏差的工艺方法,并进行了试验验证。结果表明,变工艺参数加工可使层间孔径偏差有效降低,不超过0.02 mm。     

面向数字化装配的大型蒙皮精确成形技术

大型蒙皮精确成形技术研究可为我国飞机蒙皮装配实现精确装配、无余量装配提供参考,为实现大型蒙皮的数字化生产提供依据。随着对蒙皮精确成形技术的不断深入研究,我国将会大力推进国内飞机蒙皮制造的数字化、精准化、柔性化水平,促进当代飞机新型制造模式的变革。     

飞机薄壁件铆接过程变形分析与数值模拟

铆接是飞机薄壁件装配中应用最广泛的连接方式,有效分析和预测铆接变形对提高飞机铆接结构的性能、疲劳和损伤至关重要。针对铆接变形进行理论分析和数值模拟,并研究了被连接件接合面的应力应变分布。首先建立有限元模型,根据铆接力与镦头尺寸之间的关系验证模型有效性;其次根据铆钉变形特点和材料塑性流动,将铆接过程变形划分为6个阶段;最后分析了不同铆接力作用下钉孔的扩张变形,以及对被连接件接合面应力应变场分布的影响。结果表明,随着铆接力的增大,钉孔变形量增大,且变形量沿被连接件厚度方向极不均匀;同时接合面处于压缩应力状态的范围扩大,铆接结构的抗疲劳性能提高,但铆接力的影响范围有限。     

钛合金低频振动制孔切屑形态表征方法研究

建立了两切削刃低频振动制孔切削厚度模型和切屑扇形角模型,确立了切屑分离条件,提出了切屑扇形角与切削角位移之间的经验公式。开展切屑形态分析试验,获得了制孔参数与切屑形态之间的对应关系,确定了与较好扇形切屑形态对应的A–f参数组合范围,并对扇形切屑的扇形角进行测量,将扇形角实测值与理论计算值进行比较分析,结果表明所建立的扇形切屑角模型能够较好地表征实际扇形切屑形态。     

数字化装配工装工作状态监测评估及适应性控制技术

针对航空航天产品数字化装配工装定检周期难以确定、装配作业状态动态变化、人工误操作等因素引起的产品装配超差及装配周期难以保障等问题，为提升装配工装几何量、物理量感知及预测能力，以及保障装配质量的能力，对工装的工作状态感知/监测/评估及装配定位适应性控制技术进行研究。具体地，在工装作业前的定检与针对性维护、工装作业时的状态实时监控分析与稳定性评价、工装使用过程中的力位与多轴协调控制、产品装配超差的降低等方面，开展数字化装配工装测量传感规划、工装应变及精度预测、工装服役状态描述及稳定性评估、现场定位适应性控制等问题研究，并解析装配工装宏微观作业状态评估、面向装配精度保障的多末端精度协调等关键技术。最后以航空弱刚性壁板试验件的多点柔性装配为例，分析面向产品精准装配的工装定位精度保障、以及基于实际工况状态的工装适应性装配及壁板外形装配效果，为装配质量的精确与主动控制奠定工装基础。