用于机翼、垂尾加工的辅助固持装置研究

在飞机机翼、垂尾等大部件打点及精加工等工艺过程中,如何保证基于柔性工装支撑的机翼、垂尾的已调整的位姿不被破坏并对其可靠固持是一个技术难题。为此,设计了一种基于气动、液压及真空技术的辅助固持装置,并对装置的受力和关键参数进行了分析和实验。结果表明:这种辅助固持装置能够有效提高机翼、垂尾精加工时抵抗外力的能力,提高了系统的稳定性,为柔性工装调姿的大部件稳定固持提供了一种新的方法和思路。     

针对大部件位姿调整、装配的一种随动固持方法

在飞机等大部件位姿调整、装配应用中,如何保持调整后的位姿并对大部件进行可靠固持一直是个技术难题。提出一种基于低熔点合金相变原理的大部件随动固持方法,并制造了称之为随动定位器的专门固持工装。将圆筒状金属体中的低熔点合金加热熔化,将与大部件刚性连接的心轴插入到液态低熔点合金中,液态低熔点合金冷却、固化后,锁紧与圆筒状金属体刚性连接的内筒,即可在大部件位姿不发生改变的条件下实现对其可靠固持。将低熔点合金加热熔化就可以释放与大部件刚性连接的心轴,使大部件恢复到调姿状态。通过低熔点合金材料性能试验、随动定位器固持强度试验、冷缩过程横向附加作用力试验、有限元计算,证明所提方法简单、易行、可靠。     

基于激光跟踪仪测量系统的翼身对接技术研究

飞机大部件对接是飞机制造的关键环节,大部件对接的准确度决定了飞机的整体质量。翼身对接作为飞机大部件对接的重要组成部分,其对接质量尤为重要,为提高翼身对接的质量,对基于激光跟踪仪测量系统的翼身对接技术进行研究。首先,对机身与机翼对接的测量基准点进行了选取和对机身的对接工装以及机翼的调姿装置进行了设计。之后,应用激光跟踪仪对机身与机翼测量基准点进行跟踪测量,在线测量控制系统根据测量结果,对机翼位置进行反复调整与修正。最后,对机身与机翼测量基准点的测量数据进行分析,并对翼身对接准确度进行判断。     

飞机大部件接合交点孔精加工技术研究

通过对飞机大部件接合交点孔制造过程进行分析,提出了一种采用动力切削设备替代传统人工方式,实现飞机大部件接合交点孔精加工的技术,并进行了试验验证。结果表明,采用自动进给钻结合精加工工装的方案有效、可靠,能够满足大部件叉耳配合交点孔精加工的技术要求。鉴于飞机大部件叉耳配合交点孔对接精加工工装定位形式受产品结构因素影响较大,建议产品设计人员在满足飞机强度和疲劳等因素的基础上,采用用于固定精加工工装的工艺孔,该工艺孔可在部件状态单独制出,从而实现精加工用工装的准确定位。     

基于并联机构调姿的大部件支撑点优选

为了提高基于并联机构形式的数字化调姿装置的操作性能和支撑稳定性等,对部件上的支撑点位置进行了优化选择。建立了该定位调姿装置的运动学模型,根据分支机构运动链的矢量图形,求解了定位调姿装置的位置方程及机构雅克比矩阵;根据机构雅克比矩阵建立了调姿装置的灵活度、承载力和刚度等性能评价指标;根据定位雅克比矩阵建立了调姿装置对部件定位时的支撑稳定性指标;对上述指标进行综合评价,根据指标的优化得到了部件的优化支撑点位置。分析结果表明:基于并联机构形式的大部件调姿装置的性能评价指标和位姿无关,支撑稳定性和姿态有关,且各指标依赖于初始支撑点的选择,以上结论为大部件定位支撑点的选择提供了参考。     

机翼长桁检验柔性工艺装备研制关键技术研究

面向新一代飞机制造数字化、柔性化的需求,基于柔性工装技术,设计了机翼长桁检验数字化柔性工装系统。通过总体设计和综合精度分析研究,建立了基于现场总线技术的柔性工装控制系统,开发了柔性工装专用的工艺控制软件,最后把该系统应用于实际生产。与原有工装相比,该柔性工装极大地缩短了长桁检验工装的研制生产周期,降低了长桁检验工装的研制生产成本,提高了长桁检验效率,减少了厂房占用面积。     

一种基于不确定性测量点的机翼位姿计算方法

以水平测量数据为基础,将机翼精加工位姿评估问题转化成一个三维空间内点集一自由曲面的配准问题,提出了基于迭代最近点（ICP）算法的机翼精加工位姿计算方法。通过重复进行“确定最近点集一计算最优刚体变换”直到表示正确匹配的收敛准则得到满足的过程,实现了不确定性测量点下的位姿计算,较好地解决了各测量点因精度不同或优先匹配点问题而导致的位姿评估偏差。     

基于关键特征的飞机大部件对接位姿调整技术

为实现飞机大部件姿态的自动调整,必须先获得大部件的空间姿态表达,进而确定具有6个自由度的调整向量.为此,针对大部件外形面装配误差累积,采用以大部件外形面测量点作为对接基准点进行姿态拟合的传统对接方法难以获得正确对接位置的问题,提出基于关键特征的大部件对接位姿调整方法.该方法首先确定对接大部件的关键特征,获得大部件的对接向量,然后通过优化协调尺寸误差分配建立满足装配质量要求的最优对接矩阵,确定对接过程中的大部件位姿,以提高对接精度与效率.通过在飞机平垂尾对接中的运用,并与一般位姿计算方法比较,验证了该方法的有效性.     

基于某型机大部件数字化对接技术的研究及应用

飞机装配在飞机制造过程中占有重要的地位,大部件对接的质量对飞机的最终质量和周期有很大程度的影响,传统的飞机多应用刚性工装对接大部件,该方法对接精度较低,数字化对接技术的成熟可以提高部件的对接精度,缩短部件的对接时间。本文以某型机机身上下半部及客舱地板的对接为对象,从部件对接系统初始位置的设定、测量环境的构建、柔性机构的调姿、部件位置的跟踪测量、部件自动对接等方面进行研究,对飞机大部件数字化对接系统的功能和组成进行了介绍。     

基于激光测距的大部件对接方法及误差分析

针对基于大尺寸测量引导的大部件对接模式成本较高,且精度易受温度等环境因素干扰,提出一种新型的基于激光测距的大部件对接方法,并对其误差因素进行综合分析。给出基于激光测距的对接系统组成及基本原理,采用奇异值分解法对部件当前位姿进行解算,运用几何分析法和小旋量模型构建基于激光测距的大部件对接目标位姿解算模型,依据调姿平台运动学计算各定位器调姿运动量。考虑方法及系统的主要误差来源,采用蒙特卡洛仿真方法分析了误差源对调姿量精度的影响规律。采用大部件对接实验系统对所提方法的有效性及精度进行验证,表明实际对接精度优于0.05 mm。