小鹰-500飞机数字化制造完成技术攻关

中国航空工业集团公司石家庄飞机工业有限责任公司“小鹰-500飞机数字化制造技术”攻关完成,课题组创建了小鹰-500飞机数字化样机,实现了全机零件、组件、部件的虚拟装配、互换性检查、运动模拟及干涉检查。     

基于三坐标定位器支撑的飞机大部件调姿内力

以基于定位器支撑的飞机大部件调姿、对接系统为研究对象,建立逆运动学及动力学模型.按照协调运动要求,分析其冗余驱动的本质.针对定位器的定位误差会直接引起调姿内力的问题,分析采用关节驱动力的最小范数解和改进定位器结构设计等措施以减小调姿内力,并提出一种消除调姿内力的方法,阐明它的应用特点.实验研究表明,基于定位器支撑的飞机大部件调姿过程中由内力引起的大部件附加变形较小,不会威胁到大部件安全.通过内力消除方法可以有效释放调姿内力,能够满足飞机数字化装配过程无应力装配的要求.     

飞机装配现场数据采集平台设计

为了建立飞机装配生产现场不同类型设备实时数据的统一采集模式,通过对飞机装配自动化设备的归纳分类,提出对设备运行过程数据的归一化建模方法,基于COM组件技术实现各类设备数据的统一采集,基于SOCKET技术实现设备数据的实时传输.提出基于中立区的工业网-企业网两网融合的企业组网架构,采用扩展的C/S多层构架体系设计专用的数据采集软件,实现实时数据存储与共享;基于ORACLE在线存储,实现飞机装配现场设备数据分类高效存储.所构建的飞机装配现场数据采集平台已经成功应用于某型飞机的部装和总装生产线自动化设备的过程数据采集,为后续装配现场数据可视化显示和历史数据统计分析奠定基础.     

飞机框式部件柔性装配型架的研究

飞机框式部件柔性装配是实现飞机柔性装配的关键性技术之一,是数字化技术贯穿于飞机装配的全过程。通过对飞机框式部件的工艺及装配型架制造过程的分析,结合飞机数字化制造技术和自动化技术,提出了飞机框式部件柔性装配型架的设计方法。利用孔定位的方式,确定了飞机框上零件的定位分布位置及柔性布局,为飞机框式部件装配提供了柔性化、自动化和敏捷化的制造思路。     

一种精密三坐标POGO柱设计与精度研究

针对飞机数字化装配中大部件调姿与对合问题,提出一种由3个具有三平动自由度的分支机构构成并联机构对飞机大部件进行支撑和姿态调整的方法.根据飞机大部件调姿对合装配工艺要求,三坐标POGO柱应具有高的设计指标,对POGO柱结构进行详细设计,并提出用于提高其工作性能的关键措施.通过综合分析引起POGO空间定位误差的因素,建立空间定位误差的数学模型,进而得到确定导轨安装基准面形位公差的方法.实验结果表明,基于3个精密三坐标POGO柱的大部件调姿方法能够满足飞机部件调姿的高精度、高刚度要求.将精密三坐标POGO柱作为数字化柔性装配系统的基础部件,通过模块化配置还可以适应各类大型部件姿态调整的应用需求.     

连铸机结晶器振动装置的虚拟装配设计

应用三维设计软件Autodesk Inventor建立了连铸机结晶器振动装置各零件的三维几何模型,并对各零件进行了虚拟部件装配及总装配.在三维虚拟装配中,可以发现各零件之间是否相互干涉和结构是否合理,从而及时纠正设计中的不足.此方法充分表述了设计者的思想理念,更形象化地表述了设计方案的实现.     

飞机自动化装配过程数据集成与实现

为了实现飞机装配过程的数字化、自动化和柔性化,设计、架构了面向某型号飞机大部件调姿、对合及精加工的装配过程数据管理系统.该系统以工作流驱动的任务管理器为基础,采用扩展的C/S多层架构体系.通过分块读写思想、参数化策略和Oracle在线存储与XML离线存储并存的双重机制,实现了数据的高效存取.详细阐述了过程数据集成的若干关键技术,包括测量与状态数据处理、设备维护、加工BOM管理、装配可视化及数据的统计分析.该系统的应用实施将为优化装配流程、改进装配工艺、指导容差分配、提高装配精度和生产效率提供实用的历史资料和技术支持.     

飞机大部件装配数字化测量场构建技术研究

随着科学技术的不断发展,数字化的测量技术已经得到了很广泛的应用。利用数字化的设备来建立一个数字化的测量场就能够有效的完成飞机大部件的装配工作。所以本文就对数字化测量场构建技术在飞机大部件装配上的应用进行分析和研究。     

滑刷连杆式导向装置的虚拟制造与运动仿真

针对滑刷连杆式导向装置生产制造过程中设计成本高、生产周期长和装配过程出现干涉等缺点,介绍了基于SolidWorks软件对装置进行虚拟装配及运动仿真的方法。根据零件结构特点完成了数字化模型设计、装配连接与干涉检查,借助Composer软件完成了装置关键运动的动画制作以展示其在虚拟状态下的运动特性,运用SolidWorks Motion模块进行运动分析,得到了导向装置运动仿真数据,验证装置合理性。结果表明:虚拟制造与运动仿真降低了生产成本,提高了设计效率。     

炸药破碎机开发中的虚拟装配与运动仿真研究

基于CAD/CAE的一体化软件CATIA建立炸药破碎机的零件三维实体模型,对所建零件模型进行虚拟装配,然后对装配模型进行运动仿真分析,在数字化样机中对初始的运动机构进行干涉分析和运动仿真,实现了产品的装配效果模拟功能,验证了设计的可行性和实用性.     

飞机翼身对接装配中的接头测量与评价技术

为了满足飞机机身与机翼对接装配的协调准确度要求,在对接装配前一般需要采用翼身接头精加工程序.为了保证加工过程的安全性并及时反馈加工质量信息,提出一种飞机数字化总装配时的翼身接头测量与评价方法.在专用数控加工中心的主轴上安装三坐标测量头,使之具有精密测量与数控加工一体化功能.在翼身接头测量过程中,数控机床和机身调姿工装的运动由系统主控计算机协调.基于测量数据预处理的结果,自动建立所有翼身接头的参数化模型.根据装配工艺的要求,进行各翼身接头的加工过程仿真、加工余量评价以及精加工检验,保证精加工的质量和安全性.分析精加工过程可能存在的问题,并给出相应的评价模型与指标.应用结果表明,该方法能实现机身与机翼之间的准确对接与协调互换.     

飞机翼身交点精加工通信系统设计与集成技术

针对飞机翼身交点精加工现场协调与监控不便,过多的人工参与会带来较大的风险和不确定性问题,为了消除机身、机翼制造与装配误差,提高自身制造准确度及翼身协调准确度,提出基于西门子SINUMERIK 840D数控系统的飞机翼身交点精加工通信系统的设计与集成方法.结合现场飞机数字化装配系统配置及翼身交点孔精加工工艺流程,有效集成数控加工技术及数字化孔/面测量技术,开发了数控机床状态监控、精加工任务管理和站位管理等功能.将可加工性评价、交点孔/面精加工和精加工检验等环节有机结合,实现了精加工过程的自动化集成.通过实际机型精加工应用验证,该软件系统满足实际工程需要.     

三坐标定位器部件刚度配置方法

为满足机身调姿工装的定位精度要求并兼顾调姿工装的制造工艺、成本等要求,建立三坐标定位器部件刚度配置与机身位姿误差、变形之间的关系模型,提出三坐标定位器的部件刚度配置方法,给出三坐标定位器部件刚度配置的评价标准与流程.对机身的位姿误差、变形进行参数化定义,将调姿工装有限元模型与定位器空间定位误差模型结合,用于计算机身的位姿误差、变形.以典型的五次多项调姿路径为例,计算不同的刚度配置条件下机身的位姿误差、变形,并进行正交试验分析,得到三坐标定位器部件刚度配置的约束条件,以三坐标定位器的重量为优化目标,给出一种刚度配置.计算结果表明,经刚度配置优化后,三坐标定位器的重量可减少2.1 t.     

面向MES的装配作业调度系统研究

该文针对飞机装配作业生产管理复杂的特点以及生产计划与调度难以实现等问题,在研究装配作业调度系统的基础上,提出面向制造执行系统生产模式的飞机装配作业调度系统的结构、功能、模型与调度算法.实现的装配作业调度系统以飞机装配过程为核心,以GIM/GRAI方法为计划决策的依据,利用赋时Petri网建立装配生产线模型,按周期计划安排生产等方法实现生产调度优化,从而实现了生产现场快速组织装配资源按时完成生产计划.该系统已在实际生产中得到应用,并取得良好的效果.     

连铸机结晶器振动装置的虚拟装配设计

应用三维设计软件Autodesk Inventor建立了连铸机结晶器振动装置各零件的三维几何模型，并对各零件进行了虚拟部件装配及总装配。在三维虚拟装配中，可以发现各零件之间是否相互干涉和结构是否合理，从而及时纠正设计中的不足。此方法充分表述了设计者的思想理念，更形象化地表述了设计方案的实现。     

基于序列二次规划算法的定位器坐标快速标定方法

针对飞机数字化装配系统中可移动数控定位器坐标标架的标定问题,提出一种基于序列二次规划(SQP)优化算法的快速标定方法.在定位器上预设标记点,以设备处于零点位置时标记点在设备坐标系下的位置为理论位置,标记设备坐标标架.采用奇异值分解法求解标记点实测与理论坐标偏差的最小二乘模型,进行零位标定.针对定位器移位复位操作所致标记点偏移的情况,利用SQP优化算法计算定位器坐标标架.对零位标定及快速标定实例结果进行对比分析,结果表明,快速标定可减少激光跟踪仪的测量次数,有效避免转站误差,在提高标定效率的同时确保定位器定位精度高达0.05mm,满足了大型飞机数字化装配中定位系统的高精度要求.     

航空发动机转子柔性装配系统平台构型

基于对数字化柔性装配技术分析,针对航空发动机结构特点、装配工艺过程及发动机转子部件的装配共性,结合自动装配、工装模块化等设计了一套适合于不同型号、结构类型相似的柔性装配系统平台,该装配系统可实现航空发动机转子类结构的数字化装配,并运用有限元方法对航空发动机典型部件进行静力学分析,验证了系统平台的可行性。为提高发动机转子的装配质量、稳定性和装配效率,缩短生产周期提供了保障。     

数字化协调数据集在飞机装配中的应用

随着数字化测量技术的发展,激光跟踪仪的广泛使用,极大的促进了飞机数字化装配、协调技术的发展.为实现飞机的数字化装配,提出了数字化协调数据集概念和内涵,描述了数字化协调数据集设计及使用方法     

飞机装配工艺三维数字化设计

为了减少飞机装配工艺技术体系中缺乏三维数字化相关标准与规范导致的装配工艺设计缺陷问题,采用三维数字化装配工艺设计技术实现了飞机三维装配工艺的整体设计.通过飞机产品工艺分离面划分、物料清单重构、工艺仿真验证以及三维装配指令的编制等工艺设计过程,实现了飞机装配的三维数字化设计.实践表明这种三维数字化飞机装配设计工作可大大缩短飞机的研制周期、降低研制成本,提高飞机的装配质量.     

卧式加工中心双驱Z轴装配体几何误差分析

为了量化和识别出零部件制造和装配过程中制约机床精度的关键几何误差项,基于雅克比旋量模型对卧式加工中心的双驱Z轴的装配几何误差建模进行研究,合并平行度和直线度的公差带区域,确定尺寸和几何公差约束下的几何要素的变动和约束方程,建立含有约束条件的误差模型,将模型仿真数据与相似条件下的实测机床误差数据进行对比验证,最后采用Sobol方法进行几何误差敏感性分析。结果表明:雅可比旋量模型可以有效地定量分析机床几何误差分析,丝杠导程误差、床身平面度、导轨Y向的直线度和运行平行度是影响双驱Z轴运动精度的关键误差项,部分误差项间的耦合作用明显。研究结果有助于辨识影响机床精度的关键误差项,为卧式加工中心双驱Z轴的几何误差分配和补偿调整提供理论依据,建模方法适用于多种装配过程。