基于定制模板的飞机装配工艺设计

飞机装配技术是一项难度较大的综合性集成技术[1],是整个产品研制的龙头环节.近年来,国外飞机数字化装配技术发展迅速,以波音787、A380、F-35等为代表的新机型集中反映了该技术的发展趋势,如洛克希德·马丁公司在研制JSF战斗机X-35过程中明确提出[2]:采用数字化装配技术,要使JSF飞机的装配制造过程的周期缩短2/3;工艺装备减少90%以上;制造成本降低一半.欧洲空中客车公司改变过去传统的产品研制方法,采用虚拟制造及仿真技术,把空中客车试制周期从4年缩短为2.5年.     

冲压成形模拟中有限元方程组求解算法

提出采用选代法取代自主开发系统Quick-Form中的直接法,提高了计算效率.在"广义相邻节点"以及"节点的广义相邻关系"两个概念的基础上研究了整体刚度矩阵的生成原理以及其中非零子矩阵的分布规律.提出了一种适合迭代算法的改进一雏变带宽压缩存储方法,最大程度上节约了内存,而且避免了节点编号的优化难题.最后.通过数值计算实例验证了该算法在求解大型有限元模型时不仅具有较高的计算效率,而且能够节省大量存储空间.     

环形刀等残留高度多轴加工步距计算

针对不同曲面的环形刀多轴加工,提出了最大步距计算的数学模型,建立了残留高度为常数时步距与刀轴倾角之间的函数关系,通过函数关系推导出最佳步距的值。实验表明,该算法在保证加工精度的前提下,能有效缩短加工刀轨路径,提高加工效率。     

飞机总装自动化制孔预装配紧固件安装位置优化

首先针对某型号飞机机身段对接处典型位置建立了有限元分析模型,分析了不同单向压紧力下各钻孔部位每层贴合面间隙的变化。然后研究在同一单向压紧力作用下,3种不同预装配紧固件安装位置情况对各钻孔部位贴合面间隙的影响,得到了最优的预装配紧固件安装位置。     

铝型材挤压模工作带长度和模孔配置的优化设计

建立了优化设计铝型材挤压模工作带长度和模孔配置的数学模型，该模型不仅反映了模孔形状对金属流动的影响，而且考虑了模孔位置的影响。根据该模型开发了铝型材挤压平模工作带长度和模孔配置的计算机辅助优化设计系统。生产实践表明，该系统设计的模具工作带长度能较好地平衡金属流出模孔的速度，减轻型材的歪扭、弯曲、波浪、裂纹，从而减少了试模的次数和修模工作量。     

考虑壁板单向压紧制孔瞬时回弹的压紧力优化

飞机大部件对接自动化制孔采用蒙皮侧单向压紧制孔技术,而由于在常见的自动化制孔系统中叠层材料被钻透的瞬间产生瞬时回弹,对制孔设备和加工质量等方面造成严重的影响,针对该问题进行机身蒙皮侧制孔压紧力优化分析。通过有限元分析方法进行制孔过程的模拟仿真,根据不同环境下的回弹现象,确定压紧力优化分析方案,综合考虑接触间隙、瞬时回弹和制孔刚性的影响,进行多目标优化分析,从而得到最优的压紧力工艺参数。计算结果表明,在飞机常见框间对接段自动化钻孔中,采用轴向力为150 N的麻花钻时压紧力的最优解为314.54 N,采用轴向力为100 N的自动化一体钻时压紧力的最优解为362.73 N。通过现场试验,压紧力最优解满足生产要求,实际最优压紧力低于最优解不超过20 N,因此考虑不同加工环境等因素构建合理的工艺参数选定范围。      

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。     

基于响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化

目前,轻型自动化制孔系统已在航空制造领域得到广泛应用。针对其关键应用技术单向压紧制孔工艺,提出了一种基于响应面法(RSM)的参数优化方法。以中机身与中后机身的对接结构为例,构建四阶响应面模型并验证了该方法的有效性,采用自适应退火算法进行参数优化,给出参数推荐值。该方法仅通过少量样本点的有限元分析,即可构建可靠的响应面,避免优化迭代过程中的有限元仿真分析,大大提高计算效率和精度。     

超声振动对钛合金铆钉压铆力的影响

针对钛合金和大直径铆钉铆接困难的问题,在压铆工艺上引入超声振动激励装置。以NAS1097U5-6钛合金铆钉为对象,采用试验与仿真结合的分析手段。研究表明:超声振动技术能有效降低铆钉材料变形抗力20%,并随着振幅的增加其降低效果更明显,且未改变材料性能;通过仿真与试验数据的对比,认定了仿真分析手段的有效性,为后续超声振动辅助铆接工艺参数仿真研究奠定基础。     

大型客机铝锂合金壁板自动钻铆技术

第三代铝锂合金具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好等诸多优异特性,是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料,C919即在机身结构中选用了铝锂合金材料。采用自动钻铆取代手工制孔铆接可提高工艺稳定性,同时优化自动钻铆工艺参数,提高连接质量,对确保铝锂合金连接件疲劳寿命达到设计要求将起到至关重要的作用。