本文關(guān)鍵詞：基于模型定義的中機(jī)身自動化裝配關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：飛機(jī)作為現(xiàn)代飛行器中最具代表性的產(chǎn)品,其零部件形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、剛度小,同時(shí)新一代飛機(jī)的綜合服役性能要求進(jìn)一步提高,進(jìn)而對飛機(jī)的裝配質(zhì)量提出了更高的要求,特別是對裝配連接工藝提出了嚴(yán)苛的要求。近年來,隨著三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展,基于模型定義的零件制造和裝配數(shù)字量協(xié)調(diào)體系正在取代傳統(tǒng)的模擬量協(xié)調(diào)體系,同時(shí)快速發(fā)展的柔性化、自動化裝配技術(shù)成為新飛研制的重要技術(shù)手段,這些先進(jìn)技術(shù)相互交叉融合,正深刻地改變傳統(tǒng)的飛機(jī)制造模式。本文針對大型客機(jī)C919中機(jī)身自動化裝配中的關(guān)鍵技術(shù)難題,開展了深入的研究,論文取得的主要研究成果如下:(1)針對基于模型定義的飛機(jī)數(shù)字化建模技術(shù),探討了面向飛機(jī)裝配的MBD模型構(gòu)建方法。論述了MBD數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)組織形式和定義要求,分析了飛機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)模式下MBD數(shù)據(jù)集的產(chǎn)生流程;結(jié)合飛機(jī)MBD零件數(shù)據(jù)集和裝配數(shù)據(jù)集的工藝應(yīng)用,提出了MBD數(shù)據(jù)集下自動鉆鉚孔位點(diǎn)信息的自動提取方法和面向虛擬裝配的輕量化裝配仿真模型生成方法。(2)針對中機(jī)身自動化裝配的柔性定位需求,研究了一種基于并聯(lián)構(gòu)型的柔性定位技術(shù)。應(yīng)用方位特征集提出了多自由度柔性定位工裝的并聯(lián)構(gòu)型設(shè)計(jì)方法,基于螺旋理論和并聯(lián)機(jī)構(gòu)雅克比矩陣條件數(shù)對驅(qū)動副優(yōu)選,并對柔性定位工裝的調(diào)姿性能進(jìn)行了分析,該方法已成功應(yīng)用于C919中機(jī)身總裝柔性裝配型架的設(shè)計(jì)過程中,證明了該方法的可行性,為實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配柔性定位提供新的技術(shù)途徑。(3)針對中機(jī)身自動化裝配連接中的制孔工藝問題,研究了飛機(jī)裝配制孔的單向壓緊自動化制孔技術(shù)。采用有限元仿真分析確定影響單向壓緊制孔的主要工藝參數(shù),提出了一種基于自適應(yīng)響應(yīng)面法的單向壓緊制孔工藝參數(shù)優(yōu)化方法,結(jié)合典型自動化制孔設(shè)備開展了工藝試驗(yàn)研究,通過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該優(yōu)化方法的有效性。(4)針對C919中機(jī)身采用的新型鋁鋰合金材料,研究了鋁鋰合金壁板自動化鉆鉚技術(shù)。在對鋁鋰合金材料鉚接工藝性討論的基礎(chǔ)上,提出了一種適用于鋁鋰合金壁板自動鉆鉚的干涉鉚接工藝控制方法,通過大量工藝試驗(yàn),獲得了滿足干涉量要求的鋁鋰合金壁板自動鉆鉚工藝參數(shù),為相關(guān)工藝規(guī)范的制定提供了理論支持。在上述關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,本文結(jié)合大型客機(jī)C919中機(jī)身的自動化裝配生產(chǎn)線規(guī)劃,對中機(jī)身裝配站位的劃分、中機(jī)身裝配過程的數(shù)字化仿真、中機(jī)身壁板自動化鉆鉚工藝與離線編程算法等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。上述技術(shù)的研究為大型客機(jī)C919的研制提供了技術(shù)保證,應(yīng)用實(shí)踐表明:基于模型定義的飛機(jī)自動化裝配技術(shù)是提高飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率的重要途徑。
【關(guān)鍵詞】：飛機(jī)裝配 數(shù)字化 自動化 模型定義 鉚接
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V262.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 引言14-15
• 1.2 飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)15-18
• 1.3 飛機(jī)裝配柔性定位技術(shù)18-20
• 1.4 飛機(jī)裝配自動化制孔技術(shù)20-24
• 1.5 飛機(jī)裝配自動化鉚接技術(shù)24-28
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排28-30
• 第二章 飛機(jī)三維數(shù)字化模型定義技術(shù)30-47
• 2.1 引言30
• 2.2 飛機(jī)MBD數(shù)據(jù)集模型30-34
• 2.2.1 飛機(jī)MBD模型構(gòu)建30-33
• 2.2.2 MBD數(shù)據(jù)集定義要求33-34
• 2.3 飛機(jī)MBD數(shù)據(jù)集內(nèi)容34-41
• 2.3.1 MBD數(shù)據(jù)集產(chǎn)生流程34-35
• 2.3.2 MBD零件數(shù)據(jù)集內(nèi)容35-39
• 2.3.3 MBD裝配數(shù)據(jù)集內(nèi)容39-41
• 2.4 飛機(jī)MBD數(shù)據(jù)集的工藝應(yīng)用41-46
• 2.4.1 自動鉆鉚孔位點(diǎn)信息提取41-44
• 2.4.2 輕量化裝配仿真模型生成44-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第三章 基于并聯(lián)構(gòu)型的柔性定位技術(shù)47-70
• 3.1 引言47
• 3.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)方位特征及驅(qū)動副配置47-50
• 3.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)方位特征描述48
• 3.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動副配置48-50
• 3.3 柔性定位系統(tǒng)并聯(lián)構(gòu)型50-57
• 3.3.1 柔性定位系統(tǒng)構(gòu)型拓?fù)湓O(shè)計(jì)50-51
• 3.3.2 柔性定位系統(tǒng)并聯(lián)構(gòu)型求解51-57
• 3.4 柔性定位系統(tǒng)調(diào)姿性能分析57-63
• 3.4.1 柔性定位系統(tǒng)位姿解算58-59
• 3.4.2 柔性定位系統(tǒng)調(diào)姿誤差59-60
• 3.4.3 柔性定位系統(tǒng)調(diào)姿空間60-63
• 3.5 中機(jī)身多部件柔性定位系統(tǒng)63-69
• 3.5.1 中機(jī)身多部件裝配定位需求63-64
• 3.5.2 各部件柔性定位系統(tǒng)64-65
• 3.5.3 三坐標(biāo)數(shù)控定位器65-68
• 3.5.4 基于并聯(lián)構(gòu)型的中機(jī)身柔性定位系統(tǒng)68-69
• 3.6 本章小結(jié)69-70
• 第四章 單向壓緊制孔工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)70-91
• 4.1 引言70-71
• 4.2 單向壓緊制孔工藝71-79
• 4.2.1 框間對接制孔夾層間隙分析71-76
• 4.2.2 單向壓緊制孔工藝參數(shù)確定76-79
• 4.3 基于自適應(yīng)響應(yīng)面的制孔工藝參數(shù)優(yōu)化79-85
• 4.3.1 自適應(yīng)響應(yīng)面模型構(gòu)造80-81
• 4.3.2 框間對接的制孔工藝參數(shù)優(yōu)化81-85
• 4.4 單向壓緊自動化制孔工藝驗(yàn)證85-90
• 4.4.1 基于輕型自主移動制孔系統(tǒng)的工藝驗(yàn)證85-88
• 4.4.2 基于柔性軌道制孔系統(tǒng)的工藝驗(yàn)證88-90
• 4.5 本章小結(jié)90-91
• 第五章 鋁鋰合金壁板自動化鉚接技術(shù)91-110
• 5.1 引言91
• 5.2 鋁鋰合金壁板自動鉆鉚工藝技術(shù)91-98
• 5.2.1 壁板自動鉆鉚應(yīng)力場分析92-95
• 5.2.2 壓鉚力對于干涉鉚接干涉量的影響95
• 5.2.3 鐓頭高度的控制95-96
• 5.2.4 干涉鉚接工藝控制方法96-98
• 5.3 鋁鋰合金干涉鉚接工藝試驗(yàn)驗(yàn)證98-108
• 5.3.1 試驗(yàn)過程和設(shè)備98-99
• 5.3.2 干涉量試驗(yàn)結(jié)果及分析99-103
• 5.3.3 鐓頭尺寸工藝試驗(yàn)結(jié)果及分析103-107
• 5.3.4 夾層厚度的影響107-108
• 5.4 鋁鋰合金和2024鋁合金自動鉆鉚工藝對比分析108-109
• 5.4.1 干涉量工藝控制對比分析108
• 5.4.2 鐓頭尺寸工藝控制對比分析108-109
• 5.5 本章小結(jié)109-110
• 第六章 大客中機(jī)身自動化裝配工藝規(guī)劃110-128
• 6.1 引言110-111
• 6.2 中機(jī)身裝配站位的劃分111-113
• 6.3 中機(jī)身裝配工藝過程仿真113-120
• 6.3.1 裝配順序和路徑仿真113-116
• 6.3.2 干涉檢查和分析116
• 6.3.3 人機(jī)工程116-118
• 6.3.4 中機(jī)身部件和總裝過程仿真118-120
• 6.4 中機(jī)身壁板自動化鉆鉚規(guī)劃120-126
• 6.4.1 機(jī)身壁板自動鉆鉚工藝需求120-122
• 6.4.2 自動鉆鉚路徑規(guī)劃122-126
• 6.5 本章小結(jié)126-128
• 第七章 總結(jié)與展望128-131
• 7.1 全文工作總結(jié)128-129
• 7.2 未來研究展望129-131
• 參考文獻(xiàn)131-140
• 致謝140-141
• 博士期間研究成果141

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