航空铝合金高速铣削温度场的三维有限元模拟及试验研究

为研究航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中的温度场分布规律,在对螺旋刃立铣加工过程传热学模型分析和简化的基础上,对航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中工件—刀具接触面温度分布进行三维有限元模拟,并重点研究热源强度计算、热载荷施加等关键技术。在相同的切削条件下,进行铣削温度试验,且模拟结果与试验结果比较吻合。研究表明所建立的三维铣削温度有限元模型能正确地模拟高速铣削过程中的工件温度场分布。     

基于模板的大部件对合插配干涉检测方法

为了定量分析大型部件对合插配时的干涉情况,提出一种基于模板的大型部件对合插配干涉检测方法。根据插入特征与配合特征(统称插配特征)的CAD模型定制模板,匹配模板与扫描数据,匹配后的模板作为重构模型参与干涉分析。将插入特征离散为一系列垂直于装配方向的平行截面,计算每一截面在运动过程中与配合特征的渗透深度、间隙以及干涉分界线,综合所有截面的干涉情况构成插配特征的干涉情况。该方法将三维求交测试问题简化为二维问题来处理,不仅能够定量计算装配件的渗透深度、间隙,而且能够给出装配件的干涉分布情况,据此定量指导后续的装配处理。运行实例通过一对插配特征的模拟干涉检测分析,给出包括最大干涉量和干涉分布的干涉结果,验证了提出的干涉检测方法的可行性。     

基于飞机自动化对接装配实例的工艺选优

为满足工艺对比评价的应用需求,提出面向某型号飞机大部件自动对接装配系统的工艺选优方法。以数据库中的装配实例为数据源,详细阐述效能函数、费用函数、效能费用比的计算过程,并给出简化的评价模型。采用非参数统计思想,通过二维列联表的独立性检验实现工艺路线和工艺性能的相关性分析。通过Wilcoxon秩和检验方法,实现工艺路线的选优求解。为减少随机因素的影响,引入模糊聚类方法,完成典型实例集的工艺选优求解。计算实例表明,该方法能够从历史数据得到统计推断性结论,目标是选取较优的装配工艺、形成装配知识、控制装配费用、提高飞机装配的准确度和效率。     

带工程约束的点匹配算法

在基于三维测量点的刚体姿态计算中,刚体的最佳姿态往往需要让刚体的某些关键点满足约束要求。以往的点匹配算法从不考虑原始测点带有工程约束的问题,获得的姿态参数不能满足工程实际的需要。介绍一种带工程约束的点匹配算法,该算法利用多目标优化模型,把两点对称、多点在同一平面上、多点在同一直线上等工程约束引入到点匹配的优化目标函数中,利用牛顿非线性最优化方法求解6个姿态参数。利用权值矢量实现对多个约束进行同时控制的误差分配求解,为带工程约束的刚体最佳姿态计算提供一套有效的解决方案。     

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。     

基于特征点自动识别的B样条曲线逼近技术

提出一种实用的用三次B样条曲线逼近稠密且带噪声的二维断面数据点列的算法。剔除数据点列中的重合点并对其进行均匀弧长重采样处理后,利用相邻点拟合圆弧的方法来近似计算各数据点的离散曲率值,并根据相邻点之间的离散曲率符号变化情况及相近点之间的曲率值和曲率差分关系自动识别出断面数据中绝大多数的特征点(拐点、折痕点、曲率极值点)。构造插值于特征点的B样条曲线,并在逼近误差最大处插入新的插值点。重复这一过程,直到逼近误差小于预先给定值,从而得到最终插值点列并构造相应的B样条曲线。试验结果表明,所构造的曲线节点数目及其分布合理,能够很好地反映原始断面数据点列中的细小特征部分。该算法具有速度快、逼近精度高等特点,可广泛应用于二维断面数据的曲线重建。     

基于容差约束的机翼最优位姿评价算法

为了保证飞机机翼的最优位姿装配,提出一种基于容差约束的机翼位姿评价及优化算法。该方法以翼身交点的三维相对偏差和水平测量点的相对高差的加权组合作为机翼装配误差的综合评价函数,以该装配误差最小作为目标,翼身交点的位置容差和水平测量点的高度容差作为约束条件,建立机翼位姿评价的非线性优化模型。通过奇异值分解法获得机翼位姿的初值,再采用Lagrange法结合拟牛顿法迭代求解,得到机翼的最优位姿,使得机翼在满足容差约束的同时,综合装配误差最小。最后,通过仿真算例验证了算法的有效性。     

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.     

气动锤铆过程仿真分析与试验

为提高锤铆工艺质量,提出一种对锤铆过程仿真分析的方法,并获得锤铆工艺所需铆接时间.建立气动铆枪的运动学模型,结合Matlab仿真得到不同输入气压下（0.2～0.6 MPa）冲锤的冲击速度及其冲击频率;在ABAQUS中对锤铆过程进行有限元分析,将运动学模型的仿真结果（冲锤的冲击速度及频率）应用至有限元模型中,以获得规定的镦头尺寸为目标,得到不同输入气压下需要的铆接时间.实验得到铆钉在0.2~0.6 MPa不同气压下的铆接时间,实验值与仿真值的偏差在15%之内,验证此仿真方法的可行性.结果表明,铆枪的输入气压及铆接时间是影响锤铆工艺的关键因素.     

飞机数字化装配机翼姿态评价及调整方法

为了解决飞机数字化装配中翼身交点位置准确度和机翼水平测量点高度准确度评价依据不一致的问题,提出基于分步求解策略的机翼姿态评价及调整方法.根据翼身交点孔的测量数据计算并调整机翼姿态以满足交点的位置要求,以交点精加工余量计算机翼姿态所允许的调整范围.在满足水平测量点高差要求的前提下,计算所需调整的最小角度.为了验证该算法的有效性,开发相关的软件功能模块,已成功应用于某型飞机机翼姿态的评估和调整.