大型飞机机身调姿与对接试验系统

为实现飞机大部件装配过程的数字化、自动化和柔性化,研制了大型飞机机身调姿与对接试验系统.阐述了该系统的工作原理,通过激光跟踪仪测量试验机身上的检测点,集成管理系统计算试验机身的位姿,控制系统驱动多个三坐标数控定位器协同运动,实现试验机身的调姿与对接.建立了位姿调整机构的运动学模型,针对构建的硬件平台完成了包括集成管理系...     

激光跟踪仪在某型飞机制造中的应用研究

阐述了激光跟踪仪组成、测量原理及误差补偿方法。利用激光跟踪仪分别在某型飞机后机身总装、大部件对接和质量检测工位构建了空间测量系统。实现了部件装配平台运动闭环控制,完成了飞机大部件预总装动态调姿引导,对飞机部件装配质量进行了定量监控,大幅度提高了飞机装配效率和质量。     

舱段类部件数字化柔性对接系统设计与试验研究

为实现大尺寸、大重量、多约束关系的舱段类部件数字化、柔性化对接,研制了一套舱段类部件数字化柔性对接系统。阐述了该系统的组成及工作流程,通过数字化测量系统测量舱段上的位姿测量特征点,集成管控平台解算其相对位姿,控制并联调姿平台进行运动,实时监控舱段间装配力,实现舱段的调姿与对接。给出了数字化测量系统的应用、基于并联调姿平台的位姿调整与装配力测量及集成管控平台的功能设计,并完成了舱段对接的试验研究。试验结果表明,该系统满足大型舱段类部件柔性对接要求,提高了装配一致性,保证了产品与操作者的安全。     

大型复合材料机身壁板多机器人协同装配调姿控形方法

针对飞机大型复合材料机身壁板尺寸大、曲率大、外形偏差不易控制等装配工艺特点，提出了一种基于多机器人协同的复合材料机身壁板装配调姿控形方法。实现了各机器人末端夹持单元预定位，并建立了多机器人柔性装配工装的全局运动学模型；通过多机器人主从协同运动实现复合材料机身壁板的调姿定位，分析了协同运动误差；构建了壁板形状控制点偏差与机器人运动量的变换关系，通过机器人的运动实现了复合材料机身壁板的形状控制。最后，对所提出的方法进行了应用实验验证，结果表明采用主从协同运动的调姿方法，调姿定位精度优于0.08 mm。形状调控后复合材料机身壁板形状精度可达0.6 mm，证明了该方法的可行性和有效性。     

飞机大部件自动对接同步调姿方法

提出了飞机大部件自动对接同步调姿方法,实现了大部件调姿基准点的连续自动跟踪测量和位姿连续调整.在此基础上开发了集测量场构建、大部件位姿解算和调整等功能于一体的大部件自动对接集成控制软件,并在ARJ21飞机翼身自动对接现场进行了应用试验,结果证明该方法能有效完成飞机翼身自动对接过程,提高测量和对接效率.     

基于力位协同控制的大飞机机身壁板装配调姿方法

为校正中机身壁板由于重力和调姿内力产生的变形，提高中机身壁板装配调姿精度，提出了一种基于力位协同控制的装配调姿方法。通过将调姿机构等效为并联机构，推导了调姿机构的解析正反解模型；根据螺旋理论，建立了力传感器测量值与重力、调姿内力之间的映射关系，实现重力补偿值的动态计算，基于局部刚体-弹性连接假设，通过多元线性回归方法构建了调姿内力转化为位置补偿量的模型；根据Clamped-Free变形协调原理，简化了定位器调姿内力之间的协调关系，在此基础上提出了重力前馈补偿和调姿内力转化为位置补偿的力位协同控制策略，并对其进行了理论分析与设计。最后，对所提出的控制策略进行了仿真分析，结果表明采用力位协同控制方法，调姿定位精度提高35.3%，调姿内力降低77.8%，通过应用实验，说明了该方法的可行性和有效性。     

飞机大部件数字化自动对接装配技术研究

传统飞机大部件对接装配多采用刚性工装对接,该技术精度低、可靠性差、误差补偿难。针对这一问题,介绍飞机大部件数字化对接系统的功能和组成,分析数字化对接系统的四个关键技术。从测量场的构建、对接系统初始位置的标定、对接路径的规划、测量误差的补偿四个方面对某型飞机外翼与中央翼的对接进行研究,实现对接系统的调姿和误差测量与控制,完成外翼与中央翼的精确对接。应用结果表明：采用数字化自动对接装配技术,可有效降低对接误差,提高对接装配的精度和效率。     

基于并联构型的飞机装配调姿定位机构精度研究

针对飞机装配中机身壁板等组件调姿定位问题,本文首先提出了一种基于3-UPS并联构型的飞机装配调姿定位机构,该机构可以实现飞机组件装配的6自由度调姿与定位.同时,为提高飞机组件装配精度,分析了各运动副铰链间的误差间隙对飞机装配调姿定位机构姿态的影响,并据此建立了3-UPS并联机构的有效杆长模型.进一步地,基于并联机构位置正解得到了飞机装配调姿定位机构的定位精度模型.最后,通过MATLAB仿真分析了间隙的存在对机构运动精度的影响,为基于3-UPS并联机构在调姿定位中的控制补偿提供了理论基础.     

飞机大部件对接及精加工系统研究

飞机机身与机翼大部件对接及孔精加工任务,存在装配对象质量大、所需精加工孔数量多、需要在总装现场进行加工等难点。为解决上述问题,设计了一种飞机大部件对接及精加工系统。在数字化测量系统的定位下,AGV平台装载运输机翼大部件,配合位姿定位系统进行机翼与机身的调姿对接,由孔精加工系统完成孔的精加工。经试验验证,系统的定位误差小于行程的0.1%,精加工孔的尺寸精度满足IT7精度。大批量孔精加工试验中,对接与精加工150个孔用时总计36 h,验证了其部署于实际生产线中的可行性。     

机身部件对接阶差超差典型问题的分析及解决

针对某型飞机机身前段和中段对接时,对接框机身外形阶差连续几架飞机超出设计技术条件规定的问题,从零件制造、装配型架卡板外形、装配应力三方面分析产生故障的原因,并采取相应的控制措施,使部件装配时外形符合要求,最终解决了机身对接时发生的阶差超差问题。     

基于PSO-BiLSTM神经网络的机身筒段应力预测

飞机机身部件在装配对接前，通常需要使用形状控制工装调节机身筒段形状以达到对接标准，为避免出现控形过程中筒段局部应力过大损坏机身的情况，需实时监测机身筒段应力变化，为此提出基于粒子群优化算法和双向长短期记忆（PSO-BiLSTM）神经网络的应力预测方法。通过机身筒段控形历史数据对应力预测模型进行训练和测试，采用粒子群优化算法迭代优化神经网络超参数，实验结果表明，PSO-BiLSTM神经网络凭借长记忆细胞和高模型容量优势在处理序列式数据方面具有明显优势，应力预测损失在0.3%的均方根误差范围内收敛。与竞争模型循环神经网络（RNN）、标准长短期记忆（LSTM）神经网络和双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络相比，PSO-BiLSTM神经网络模型不仅预测结果更准确，训练效率也明显提高。     

一种适用于飞机装配的新型随动定位器

在飞机机身等大部件位姿调整、对接及精加工等装配过程中,如何保持调整后的飞机部件位姿不变并对其进行可靠固持一直是个技术难题。为此,提出一种基于气浮和万向球座的机身部件随动固持方法。采用该方法进行随动固持的具体步骤：首先将与机身部件刚性连接的芯轴插入处于浮动状态的万向球座中,芯轴在进入浮动球体的过程中,球体可在上、下半球座之间进行任意转动;然后根据受力状态使球体和上、下半球座一起平动;芯轴完全进入浮动跟随装置之后,液压锁紧上、下半球座和球体,同时锁紧芯轴,在保证不改变飞机大部件位姿前提下实现对其可靠固持;将油压卸载就可以释放与机身部件连接的芯轴,使机身部件恢复到自由调姿状态。试验和应用分析表明,这种新的随动固持方法可以满足机身对接装配、精加工要求。     

飞机大部件自动对接装配技术

飞机研制不断向大型化、高可靠性、长寿命、隐身和轻量化、快速研制的方向发展,飞机部件结构中大量应用钛合金、复合材料等难加工材料和锯齿蒙皮对缝,对飞机各大部件的对接装配提出更高的要求,迫使国内飞机大部件对接技术由模拟量协调、固定专用工装手工调姿装配向数字量协调、柔性化工装自动调姿装配方向发展,研究和应用基于数字量协调的飞机大部件自动对接装配技术势在必行。     

面向航空发动机薄壁回转体复材构件装配的机器人调姿定位系统

航空发动机上薄壁回转体复材构件的制造装配涉及到调姿定位、制孔、铆接、涂胶等工序,而调姿定位效率和定位精度关系到产品的产能和装配质量。为了进一步提高该产品的装配质量和装配效率,研制了一种机器人调姿定位系统以替代人工装配调姿定位作业。该系统是基于RV传动的4自由度高刚性机械臂,能对薄壁回转体复材构件进行自动抓取和高精度快速调姿定位,为航空发动机薄壁回转体复材构件产品的数字化制造装配调姿定位提供了新的技术手段和工艺装备。     

基于SDT和间接平差的中机身自动调姿精度分析

以4定位器式中机身调姿机构为研究对象,提出了一种飞机部件动态调姿精度的分析方法。首先,使用小位移旋量(Small Displacement Torsors,SDT)对定位器各关键公差建模,建立了定位器4层次误差SDT模型。其次,基于微分变换推导出定位器制造误差与中机身位姿误差之间的显式函数关系,给出了制造误差传递与累积系数矩阵。在此基础上,结合5次多项式轨迹规划方法,建立了单个定位器动态误差传递数学模型。然后,针对多定位器的误差耦合,综合运用间接平差法和加权最小二乘法,提出了多定位器球铰中心点动态误差耦合计算方法,并推导出了误差补偿量计算表达式。试验结果表明,依据该方法计算定位器驱动修正值,对调姿机构实施误差补偿,能较好地降低调姿误差,提高调姿部件的定位精度,为保证大部件对接装配协调准确度提供了有效途径。     

C919前机身部件数字化自动定位技术应用研究

飞机部件对接采用传统专用刚性型架,其成本高,精度和效率低。大型客机机身部件尺寸大、精度要求高,采用数字化自动定位技术能够完成飞机部件的精确定位,可大幅提高飞机部件装配质量和效率,减少制造成本。介绍了数字化自动定位技术的实施过程,并详细阐述了C919前机身部件数字化自动定位技术应用过程,对国内飞机大部件数字化自动对接装配具有重要参考和借鉴意义。     

飞机大部件对接测量方案的研究与应用

自从飞机开展数字化设计后,大大提高了飞机装配精度和质量,同时对装配过程的测量也提出了新的要求,因此,只有通过高效的测量手段和方案才能满足飞机装配精度。以大型灭火/水上救援水陆两栖飞机——AG600的三大部件对接为研究对象,基于测量体系的建立和激光跟踪仪测量转站技术,研究飞机大部件调姿的测量技术。该飞机大部件调姿的测量是利用激光跟踪仪对部件上的多个基准点进行测量,通过柔性装配工装实现飞机的姿态调整,进而达到飞机安装要求的测量调姿过程,对于传统测量方法,采用激光跟踪仪进行转站测量的方法,不失为最简单有效的大飞机部件对接测量方法。     

某型飞机数字量协调技术分析及在精加工生产线中的应用

为了适应飞机数字化装配及精加工要求,本文深入分析了由模拟量转化为数字量协调可能遇到的生产问题,提出了新型的工艺解决方案,并运用理论数模与实物样件对比、二次修正的方法,实现产品的快速逆向建模。通过引进具有在线检测、自动调姿、数控精加工功能的数字化生产线,实现多机型并行制造,保证产品质量的同时,有效地提高生产效率,降低生产成本。     

行业消息

ARJ21开始总装并获国外订单近日,ARJ21在刚刚启用的上海飞机制造厂新支线飞机总装厂房正式开始全机对接。作为总装厂商的上飞厂按照 ARJ21飞机的设计分离面和工艺分离面的划分以及厂际分段分工原则,对全机装配采用模块化装配方案。在全机对接过程中,上飞厂合理选用对接方法,采取无间隙套接,协调和使用有效的工艺补偿措施,建立中机身、机翼对接平台,应用激光准直系统和数字电子水平仪对机头、前机身及中后机身、后机身进行准直,保证飞机全机的基准面和对称轴线一致,采用胀紧装置和结构留铆     

基于测量数据的机身分段虚拟装配技术研究

大型民用飞机生产基地分散、装配质量要求高,在总装对接中出现装配不协调问题将会导致交付延期、成本增高。采用合理工艺手段确保零部件装配质量并能够对存在问题的零部件进行返修与调整是确保飞机总装质量的关键。将虚拟装配与数字化测量结合起来,通过采集不同机身分段对接关键特性外形、尺寸数据,将不同机身分段的测量数据拟合在同一个机身坐标系实现测量数据的虚拟装配,计算虚拟装配后对接要素之间的间隙、阶差、夹角以及形位公差等参数,依此评价机身分段装配对接后能否达到技术要求并为存在的问题提供解决方案与修正量。首先提出基于测量数据的虚拟装配技术,其次对该技术的关键点进行了研究并结合某型飞机机身分段装配对接进行技术验证与应用,该技术的应用有效降低了机身分段的返修率、提高了总装对接速度,取得了良好的效果。