大型飞机壁板组件先进装配技术

随着技术引进与柔性工艺装备的研发,壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统.但是制造企业仍然采用传统的刚性工装工艺流程设计和单独的自动钻铆工艺设计,并没有研发、设计面向自动钻铆机的柔性工装,从而未能充分利用自动钻铆系统.针对壁板组件装配现状,采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案,基于PDM的一体化工艺设计方案,实现三维MBD技术的工艺设计集成管理.开展了壁板组件装配先进自动钻铆技术及钻铆过程的应用研究,初步研究了自动钻铆机与柔性工装集成并铆接装配壁板组件技术,并阐述了壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用,为大型飞机壁板组件快速精确装配提供参考.     

飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究

自动钻铆离线编程是自动钻铆技术应用关键环节之一,离线编程质量与效率将直接影响飞机壁板的生产制造周期。研究分析了当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程,针对目前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程效率低下、编程质量不高的现状,提出了一种飞机壁板自动钻铆快速离线编程方法,该方法优化了自动钻铆离线编程流程,同时针对自动钻铆离线编程过程数据处理繁琐、工作量大的问题基于CAA二次开发技术实现了离线编程过程数据的批量化处理。基于该自动钻铆离线编程方法可大幅提升当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程质量与效率。     

大型复合材料机身壁板调姿定位与真空吸附柔性工装设计

针对大型复合材料机身壁板需要调姿定位和无损夹持的问题,提出基于混联调姿和真空吸附的柔性工装结构方案。在对复合材料壁板调姿定位工艺流程和真空吸附工艺流程分析基础上,设计一种集成了串联式的X向和Y向十字滑台、并联式的Z向和B角调整模块、真空吸附和A角自适应调节的柔性工装结构,并通过柔性工装试验件进行了功能试验。试验结果表明:调姿定位和真空吸附柔性工装调姿平稳、定位准确、真空吸附安全可靠,满足调姿定位和无损夹持功能要求。     

飞机中机身壁板预定位柔性工装技术研究

经过对数字化柔性装配工装技术内涵及柔性工装定位方式深入研究,结合某型飞机中机身壁板装配需求,设计了一套壁板组件预定位柔性工装,开发了基于现场总线的多轴控制系统,通过仿真完善了工装设计。工装能与现有自动钻铆机相配合,形成数字化柔性预定位、钻铆生产线,为提高中机身装配质量及效率,缩短生产准备周期,构建飞机数字化柔性装配生产线提供了一个良好范例。     

大型壁板数控钻铆的三点快速调平算法

 针对传统机翼壁板铆接过程中托架调平所存在的问题，提出一种基于有限曲面加工区域的三点调平算法。利用机翼表面上待钻铆点附近三点的坐标来表征该铆接区域的空间姿态，通过钻铆系统的几何结构模型所确定的坐标变化矩阵，逆解出调平所需的各运动副位移增量。在钻铆系统结构模型和机翼曲面方程的基础上建立三点选取的优化模型，并利用外点罚函数法确定其优化解。西安飞机工业(集团)责任有限公司ARJ21新支线飞机的机翼壁板试验件数控钻铆结果表明，该算法能够实现较高的加工精度和调平效率。     

基于CATIA V5的自动钻铆机托架变形研究

探讨了大型自动钻铆机托架系统的变形机理及其影响.研发了基于CATIA V5的托架变形补偿技术及变形模拟系统,可对变形量在加工过程实施实时修补,有效地解决了自动钻铆机大型托架的变形问题并已成功应用于ARJ21的机翼壁板的生产.     

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术

飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配,极大地提高飞机装配质量与装配效率。经过几十年的发展,自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域,而国内在这一方面正处于起步阶段,技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状,以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表,介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时,对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍,指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外,对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析,总结其研究难点,为国内自动钻铆技术的发展提供参考。     

自动钻铆技术在运载火箭壳段产品中的应用分析

针对运载火箭壳段产品采用传统手工铆接技术现状,提出在精确制孔、提高铆接质量及可靠性、提高生产效率和改善劳动环境等方面对自动钻铆技术的需求.结合典型铆接部段产品的传统装配工艺,分析了自动钻铆技术在航天领域壁板类产品和整体壳段的应用形式,并针对每种应用形式分析自动钻铆工艺流程.最后对自动钻铆技术在航天产品中的应用前景进行了展望.     

机翼喷丸壁板数字化柔性检验关键技术研究

在飞机机翼喷丸壁板的检验过程中,利用点阵化三坐标数控定位技术对飞机机翼喷丸壁板非检测部位进行柔性定位支撑,并施加壁板检验所需的外部压力;通过三坐标数控定位器上部的力传感器测量壁板检验允许施加的外部压力,利用高精度的测距传感器在平面内的两自由度移动对飞机机翼喷丸壁板检测部位进行测量,测量数据实时反馈回数据库,将数据模拟成数学模型与检测数学模型进行比对,测量位置的实际差值即为检验产品的制造误差;检测完成后,计算机软件自动生成检验报告。     

基于数字化的飞机自动装配技术

<正>数字化技术的应用是飞机制造业的一次革命性的变革,它将从根本上改变了传统的飞机装配技术。在现代飞机装配中。装配模式已从基于模拟量传递的刚性装配方式发展成为基于全三维数字量传递,以柔性工装为装配定位与夹紧平台,以数控柔性制孔单元和自动钻铆系统为自动化加工设备,以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具,在装配数据及数控程序的协同驱动下,完成飞机部件的自动化装配过程的柔性装配模式,飞机装配已进入     

Multi-objective Optimization Method for Automatic Drilling and Riveting Sequence Planning

 There are numerous riveting points on the large-sized aircraft panel, irregular row of riveting points on delta wing. It is es-sential to plan the riveting sequence reasonably to improve the efficiency and accuracy of automatic drilling and riveting. Therefore, this article presents a new multi-objective optimization method based on ant colony optimization (ACO). Multi-objective optimization model of automatic drilling and riveting sequence planning is built by expressing the efficiency and accuracy of riveting as functions of the points’ coordinates. In order to search the sequences efficiently and improve the quality of the sequences, a new local pheromone updating rule is applied when the ants search sequences. Pareto dominance is incorporated into the proposed ACO to find out the non-dominated sequences. This method is tested on a hyperbolicity panel model of ARJ21 and the result shows its feasibility and superiority compared with particle swarm optimization (PSO) and ge-netic algorithm (GA).     

基于MBD的飞机钻铆机器人离线编程技术研究

为了提高飞机钻铆机器人离线编程的效率和质量,提出了基于MBD的智能离线编程技术。依据飞机钻铆的工艺特点构建了钻铆MBD模型,从钻铆MBD模型中自动提取待加工孔的坐标、法矢、材料、紧固件规格等工艺信息,据此规划最佳的机器人加工站位、加工路径和加工工艺参数,并利用CAA基于DELMIA软件开发了飞机钻铆机器人离线编程系统。     

基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配系统

针对飞机壁板数字化、柔性化制造需求,提出一种基于蒙皮内形定位的飞机壁板柔性装配方法,通过有限元参数化建模,应用蒙皮支撑点寻优算法,实现卡板布局优化设计.根据壁板组件各零件的定位要求,详细设计了壁板柔性装配系统中长桁、蒙皮、角片的柔性定位方式,开发了基于EtherCAT总线的分布式网络控制系统用于完成整个壁板的装配.本系...     

大型机翼整体壁板系统化喷丸成形技术

大型机翼整体壁板是现代大型飞机重要的大型承力整体结构件并且通常直接构成飞机的气动外形。喷丸成形是现代大型轻质高强铝合金整体壁板件成形制造的首选技术方法,但如何实现大型机翼整体壁板的精确喷丸成形一直是现代航空制造技术领域的一个难点问题。针对这一工程问题,本文采用系统化的方法,将影响大型机翼整体壁板喷丸成形精度的因素分解为壁板平面板坯误差、成形参数设计准确度、成形参数控制精度、环境因素。针对这些因素,采用基于变形位能最小的板坯优化设计来减小由板坯导致的成形误差;采用数据拟合、人工神经网络以及解析模型计算相结合的喷丸成形参数综合设计方法来提高喷丸参数设计的精度和效率;建立了板坯修正模型以修正环境温度、喷丸设备参数波动等因素对成形件形状和尺寸的影响;对于从喷丸设备上下线后仍存在的外形贴模误差,则采用手提喷丸机进行局部的渐进式校形喷丸至外形贴模。壁板喷丸成形的工程实践表明,本文所提出的系统化方法能够有效提高大型机翼整体壁板喷丸成形的精度和效率,并可满足工业生产的需求。     

Determination of optimal samples for robot calibration based on error similarity

Industrial robots are used for automatic drilling and riveting.The absolute position accuracy of an industrial robot is one of the key performance indexes in aircraft assembly,and can be improved through error compensation to meet aircraft assembly requirements.The achievable accuracy and the difficulty of accuracy compensation implementation are closely related to the choice of sampling points.Therefore,based on the error similarity error compensation method,a method for choosing sampling points on a uniform grid is proposed.A simulation is conducted to analyze the influence of the sample point locations on error compensation.In addition,the grid steps of the sampling points are optimized using a statistical analysis method.The method is used to generate grids and optimize the grid steps of a Kuka KR-210 robot.The experimental results show that the method for planning sampling data can be used to effectively optimize the sampling grid.After error compensation,the position accuracy of the robot meets the position accuracy requirements.     

面向飞机装配的机器人定位误差和残差补偿

工业机器人由于其高柔性和低成本而被越来越多地应用到飞机自动钻铆系统中,使用精度补偿有效地提高机器人的绝对定位精度是保证产品质量的关键,为进一步提高机器人末端定位精度,提出了基于误差相似度的残差补偿方法。首先使用基于运动学参数标定的方法辨识出机器人的几何参数误差,再利用基于误差相似度的方法对残余误差进行估计,实现对机器人的误差和残差的补偿。以工业机器人KUKA KR-30 HA为对象所进行的试验验证表明,机器人的绝对定位精度平均值由补偿前的0.879mm经过定位误差补偿后提高到0.194mm,经过残差补偿后进一步提高到0.141mm,经过定位误差和残差补偿后的机器人最大误差由1.492mm降低为0.296mm,最大绝对定位精度误差降低了80.16%。该方法能有效地补偿参数辨识后遗留的残差,进一步提高机器人的定位精度。     

一种适用于曲面结构的机器人制孔误差在线补偿技术

针对工业机器人应用于飞机零部件自动钻孔时各项误差累积造成制孔精度差的问题，提出一种利用单应关系计算机器人驱动坐标三维偏差，以在线补偿机器人制孔精度的方法。首先利用外部测量设备建立机器人制孔系统中各坐标系关系；在标定阶段，通过以一定倾斜角度固联于机器人末端的相机拍摄一幅安装于制孔工作平面上与刀轴正对的平面标定板图像，并据此完成基于单应变换的手-眼关系标定；在实际制孔过程中，机器人在测距传感器及相机的辅助下，从基准孔理论坐标对应的姿态，不断调整至基准孔正上方理想位置，通过手-眼关系计算基准孔实际位置对应的机器人驱动坐标，然后根据一组基准孔的机器人三维驱动误差，计算三维驱动误差变换矩阵，据此获得这组基准孔邻域范围内各待钻孔的机器人驱动坐标补偿量，从而实现待钻孔定位误差补偿。以飞机结构实验件为对象进行了模拟制孔验证，实验结果表明，补偿前待钻孔三维综合定位误差和法向误差测量值范围分别为2.28~2.85 mm和2.09°~3.93°，平均为2.55 mm和3.30°，补偿后制孔最大误差分别不超过0.30 mm和0.21°，满足自动制孔位置精度要求。     

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。     

民用飞机翼身对接斜撑板结构分析

斜撑板结构可以充分发挥分散载荷和降低区域应力水平的作用。对不同机型的斜撑板结构的传力特性进行分析,总结斜撑板结构的设计要点。并以某机型选用斜撑板结构的设计为例,提出一种斜撑板结构的改进方案(斜撑板侧边和后梁框刚性连接、下边和对接带板充分连接),并与其他两种设计方案进行对比分析。结果表明:改进方案的斜撑板结构翼上区和舱上区的剪应力分别降低了19%和23%,后梁框的集中载荷降低了67%,结构效率更高、稳定性更好。     

一种基于旋量理论的自动钻铆机调姿反解算法

运动学反解是实现机床运动控制的技术基础,也是提高运动精度的技术保证。根据飞机装配自动化钻铆的需求分析,以龙门式自动钻铆机为研究对象,基于旋量理论建立其运动学模型。采用Paden-Kalan子问题模型和自动钻铆机上下末端执行器的几何关系相结合的方法,提出了一种基于旋量理论的自动钻铆机运动学反解算法,并在CATIA中的DMU模块下对算法进行算例验证。结果表明:基于旋量理论的运动学反解算法正确,为自动钻铆机的运动控制提供了理论基础。