基于改进Jacobian-Torsor理论的转子组件装配精度控制方法

转子装配是航空发动机制造过程的核心环节，防止同心度超差是转子组件装配需要解决的重要问题。传统方法以千分表人工手动测试为主，依赖制造经验，缺乏系统、定量的结构精度设计理论方法支撑。针对转子的回转特性和多级装配特点，提出了基于改进的雅可比旋量理论的三维偏差建模方法和组合堆叠同心度控制策略，通过引入回转副有效表征了航空发动机转子零件的回转特性，确定了雅可比扩展矩阵和同心度偏差传递函数及其控制方程。结合该方程，对某4级涡轮转子装配进行验证，当各级安装角度分别为3.513 rad、5.206 rad和0.953 rad时，可获得最高同心度0.042 mm。结果表明该模型可以有效预测组件整体精度和确定最佳装配方案，具备较强现实指导意义。     

两种升降回转定位装置的设计

介绍了功能完全相同、结构不同的两种升降回转定位装置的设计实例,讨论了两种设计结构各自的特点。两种结构分别命名为框架式结构和中空柱式结构,框架式结构以标准直线光轴为结构件主体和导向部件,优点是加工装配方便,适用于行程短,负载小,结构轻巧,预算成本小的场合;中空柱式结构以结构用无缝钢管为结构件主体,优点是结构刚性和导向稳定性好,适用于行程长、负载大、结构紧凑、预算成本大的场合。     

飞机薄壁组件数字化柔性装配研究

通过对飞机装配、飞机数字化柔性装配的分析,提出了飞机薄壁组件数字化柔性装配方法.结合国内外飞机数字化柔性装配的现状,着重对飞机薄壁组件的钣金蒙皮曲面上点的6个自由度定位以及数字化柔性装配系统的算法进行了分析和论证,为飞机薄壁组件数字化柔性装配提供一条敏捷化、精益化的生产思路.     

飞机工艺组件划分的模糊聚类方法

提出了飞机工艺组件划分的模糊聚类方法.首先建立飞机结构件装配的类型层次树,通过对象类型匹配建立工艺组件划分的主体结构:然后利用模糊聚类方法,计算剩余工艺组件与邻接工艺组件之间的隶属程度,采用刚度、装配操作难易程度以及装配对象空间邻近性等指标对工艺组件进行评判,最终决定工艺组件划分方案.     

航空发动机联接结构振动特性研究进展

概述了航空发动机不同联接结构的研究情况,重点针对螺栓联接结构动力学建模(包括对方形联接件和法兰结构的动力学建模)、刚度计算方法、接触非线性、应力应变机械特性和试验研究情况,以及螺栓联接结构在转子系统中的应用展开详细论述,分析了螺栓联接结构对旋转状态和动力学响应的影响,并对多螺栓装配体结构装配性能研究进行论述。提出应建立完备的螺栓联接动力学特性研究理论,开展螺栓联接结构与其相应的装配体整体结构、螺栓联接动刚度和螺栓联接装配对结构动力学特性影响的深入研究。     

微小精密机电系统螺纹连接机构精准装配技术

针对微小精密机电系统中装配连接性能不一致、可靠性差等问题,以某微型挠性摆式加速度计的恒力锁紧机构为例,从装配结构优化、装配工艺精细化设计、装配连接可靠性等3个方面回顾了国内外研究现状,并论述了从这3个方面入手解决恒力锁紧机构载荷精准形成与保持的可行性。结合锁紧机构中被连接组件具有不同材料属性的“三明治”式结构,以及该机构具有多材料、异型异构、跨尺度变形的复杂几何与装配特性,提出了“由内向外”锁紧载荷设计和“由外向内”锁紧载荷保障的解决思路,旨在实现某微型挠性摆式加速度计装配连接性能的高可靠性与高保持性,并以此提升该型加速度计的零偏稳定性。     

川崎公司的桁条组件自动装配设备

川崎公司的桁条组件自动装配设备日本川崎重工业公司在某型飞机机身的装配中，研制了一套自动化的衍条组件装配设备。该机身衍条组件如图１所示，自动装配设备如图２所示。自动装配的工序包括工件定位、钻铆钉孔、插入并铆紧铆钉。为提高生产效率和节约成本，该自动设备在...     

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.     

飞控机械备份系统传动组件不协调问题分析

针对我国某大型飞机飞控系统机械备份钢索传动组件在装配过程的瓶颈问题,就设计原理、工艺方法等进行讨论和研究,找出了问题产生的根本原因,提出了机械备份系统钢索传统组件装配解决方案。     

耦合几何与材料误差的柔性装配偏差统计分析

飞机结构中包含大量的弱刚性柔性零件,柔性零件在装配中的受力变形,是影响飞机尺寸质量的重要因素。针对仅考虑零件几何误差进行装配偏差建模的不足,结合一阶摄动理论和有限元方法,提出了耦合柔性零件几何和材料误差的装配偏差统计分析(SVA_GM)方法。该方法运用影响系数法建立零件几何、弹性模量和泊松比误差与装配偏差的关系,在此基础上利用泰勒公式推导了装配偏差的均值和协方差方程。结合薄板、某飞机平尾前缘组件两个装配实例,将该方法与基于ANSYS的有限元装配过程仿真法进行了实验对比。结果表明,两种方法计算得到的装配偏差均值和标准差非常吻合,但在计算时间上前者只用了30s,而后者用了250min,前者算法效率远高于后者。实验还表明材料误差对装配偏差具有明显影响,其中弹性模量的影响大于泊松比,与仅考虑几何误差的装配偏差分析方法相比,该方法对装配偏差的预测更加真实准确。     

基于关键装配特性的大型零部件最佳装配位姿多目标优化算法

为了控制装配过程中的关键装配特性,以大尺寸测量技术为辅助,实现大型零部件最优位姿装配,提出基于关键装配特性的大型零部件最佳装配位姿多目标优化算法。该方法将测量辅助装配(MAA)中的关键环节——最佳装配位姿拟合问题分为两步:第1步利用基于奇异值分解的解析方法将测量坐标系与装配现场的全局坐标系进行精确的空间配准,减小了坐标系对齐的误差,并以参考点拟合的偏差为优化目标,求解移动装配体当前位姿;第2步根据装配关键特性相关公差的重要程度,计算装配综合精度要求,并以最小综合偏差为优化目标求解移动装配体间的最佳装配位姿。随后给出了上述两个步骤的粒子群优化算法模型,将每步的待求解位姿作为一个拥有3个旋转自由度与3个平移自由度的粒子进行求解。最后对卫星舱段位姿最优装配问题进行仿真计算,结果证明了该优化算法在控制各项关键特性、提高综合装配质量等方面的有效性。     

A heuristic cabin-type component alignment method based on multi-source data fusion

In cabin-type component alignment, digital measurement technology is usually adopted to provide guidance for assembly. Depending on the system of measurement, the alignment process can be divided into measurement-assisted assembly (MAA) and force-driven assembly. In MAA, relative pose between components is directly measured to guide assembly, while in force-driven assembly, only contact state can be recognized according to measured six-dimensional force and torque (6D F/T) and the process is completed based on preset assembly strategy. Aiming to improve the efficiency of force-driven cabin-type component alignment, this paper proposed a heuristic alignment method based on multi-source data fusion. In this method, measured 6D F/T, pose data and geometric information of components are fused to calculate the relative pose between components and guide the movement of pose adjustment platform. Among these data types, pose data and measured 6D F/T are combined as data set. To collect the data sets needed for data fusion, dynamic gravity compensation method and hybrid motion control method are designed. Then the relative pose calculation method is elaborated, which transforms collected data sets into discrete geometric elements and calculates the relative poses based on the geometric information of components. Finally, experiments are conducted in simulation environment and the results show that the proposed alignment method is feasible and effective.     

基于关键测量特性的飞机装配检测数据建模研究

数字化测量辅助飞机装配技术是实现装配关系数字化协调、提高装配精度与效率的关键技术之一。基于数字化测量的装配过程依赖于产品设计、工艺设计、加工与部件装配等多个环节产生的数据,因此,构建统一的数据模型,实现各环节间的数据关联与映射,是实现基于数字化测量的装配过程监测、调控与质量保证的关键。本文首先提出了"关键测量特性"的概念,拟解决产品设计特性、工艺特性向测量特性的映射,并最终转化为关键测量点集;分析了飞机装配中关键测量特性间的几何数据关系,并揭示了其与部件关键装配关系之间的关联,在此基础上构建了以关键测量特性检测数据为节点的飞机装配广义尺寸链;通过对广义尺寸链各节点、组成环及封闭环的数学表达,构建飞机装配过程检测数据模型;讨论了该模型在飞机装配质量控制过程中的应用模式,并以翼身对接为案例,对基于关键测量特性的飞机装配过程检测数据建模过程及应用进行了阐述。     

Multi-sensor control for precise assembly of optical components

In order to perform an optical assembly accurately, a multi-sensor control strategy is developed which includes an attitude measurement system, a vision system, a loss measurement system and a force sensor. A 3-DOF attitude measuring method using linear variable differential transformers （LVDT） is designed to adjust the relation of position and attitude between the spher- ical mirror and the resonator. A micro vision feedback system is set up to extract the light beam and the diaphragm, which can achieve the coarse positioning of the spherical mirror in the optical assembly process. A rapid self-correlation method is presented to analyze the spectrum signal for the fine positioning. In order to prevent the damage of the optical components and realize sealing of the resonator, a hybrid force-position control is constructed to control the contact force of the optical components. The experimental results show that the proposed multi-sensor control strategy succeeds in accomplishing the precise assembly of the optical components, which consists of parallel adjustment, macro coarse adjustment, macro approach, micro fine adjustment, micro approach and optical contact. Therefore, the results validate the multi-sensor control strategy.     

In-process adaptive milling for large-scale assembly interfaces of a vertical tail driven by real-time vibration data

Assembly interfaces, the joint surfaces between the vertical tail and rear fuselage of a large aircraft, are thin-wall components. Their machining quality are seriously restricted by the machining vibration. To address this problem, an in-process adaptive milling method is proposed for the large-scale assembly interface driven by real-time machining vibration data. Within this context, the milling operation is first divided into several process steps, and the machining vibration data in each pro...     

部件级多组件结构系统的整体式拓扑布局优化

基于多组件结构系统整体式拓扑布局优化设计方法,研究了同时含有部件布局、组件布局、主结构框架构型和部件结构构型4类设计变量的复杂系统协同优化设计问题,是整体式拓扑布局优化设计面向复杂飞行器结构系统设计的拓展。采用多点约束(MPC)模拟组件、部件及支撑结构之间的刚性连接,采用有限包络圆方法(FCM)解决组件之间、组件与设计域边界之间的几何干涉问题。通过整体式拓扑布局的刚度优化设计,部件和组件均可以获得优化的布局位置,同时主结构框架构型和部件结构构型获得优化的结构样式,充分体现了整体式拓扑布局优化设计方法应用于复杂结构系统设计的能力。     

A multi-constraints based pose coordination model for large volume components assembly

In the assembly process of large volume product, engineering constraints limit the relative pose of components and serve as a standard for judging assembly quality. However, in the traditional process of target pose estimation, a general method is needed for establishing the correlation between engineering constraints and product pose, and it is difficult to evaluate pose by constraints comprehensively. Therefore, the process of target pose estimation and evaluation is separated. In this paper, a pose coordination model based on multi-constraints is proposed, which includes pre-processing, pose estimation, pose adjustment and evaluation. Firstly, engineering constraints are decoupled into 4 types of Minimum Geometrical Reference Constraints (MGRC), and the inequalities for solving target pose are formulated. Then the Constraint Coordination Index (CCI) is defined as the optimization objective to solve the target pose. Finally, with CCI as the numerical index, the target pose is evaluated to illustrate the quality of assembly. Taking the simulation experiment of wing-fuselage jointing as an example, the external and internal parameters of model are analyzed, and the pose estimation based on multi-constraints reduces the CCI by 12%, compared with the point-set-registration method.     

一种模块化通用垫板工装的研究设计

描述了一种模块化通用垫板工装的设计方法,尤其是一种应用于航空电子印制电路板组件（PCBA） 和导热板胶粘作业的垫板工装。将垫板工装分为垫板组件和盖板组件两部分,作业时,按从下至上顺序依次叠 放垫板组件、PCBA、导热板和盖板组件,其中PCBA 与导热板之间粘附胶膜形成粘接组件。通过移动垫条、 更换导热板导向销模块、调整垫柱安装位置等操作,实现规格大小不同、元器件布局不同的PCBA 与相应导热 板的胶粘作业。     

飞机复杂装配部件三维数字化综合测量与评估方法

 飞机复杂装配部件的全尺寸数字化综合测量与评估,能为飞机制造质量的持续提升提供重要的数据基础。测量工作要求在没有专用测量工装、不影响后续装配工序、受现场环境限制的情况下进行,具有被测对象外形复杂、存在自身遮挡、各部位测量数据要求不同、数据拼合及模型配准困难等难点。本文提出一种综合采用离散目标点摄影测量、结构光面扫描测量和手持式光笔接触测量的现场测量方案,以相互兼容的视觉目标靶点为不同测量方法之间数据定位融合的桥梁,实现了复杂装配部件的全尺寸现场测量。为使测量数据与CAD数模有高可靠性、高精度的配准,研究了配准点集的约束强度度量指标,以及配准误差的定量分析方法,在此基础上提出了配准约束强度优选参考值和临界阈值,可以有效指导飞机装配部件的现场数字化综合测量和质量评估。运用提出的综合测量方法和配准点选取准则,对某型飞机前机身进行了现场实际测量和数据分析,为复杂装配部件几何精度综合评估提供了有效方法和数据依据。     

飞机装配型架标准件模型化技术

 针对飞机装配型架标准件的结构特点,在分析目前标准件管理技术及其局限性的基础上,提出了飞机装配型架标准件模型化技术。具体内容包括 :( 1 )综述当前常用的标准件管理技术及其特点;( 2 )提出并建立型架标准件的信息模型、结构与形状模型和语义模型;( 3)介绍型架标准件语义模型的解释机制等。与其它标准件管理技术相比,标准件模型化技术的特点是数据模型化、程序通用化以及标准件库扩充与维护方便等。本项技术还可推广应用于典型型架及其元件的管理,以进一步提高型架设计的效率