飞机自动装配机器人设计及仿真

文中设计了一种用于飞机自动铆接装配的机器人,实现飞机钻铆自动化。为了满足铆接过程中对末端执行器位置及姿态的要求,设计中采用6自由度机械人加钻铆单元的总体结构,而钻铆单元由复合刀盘和分度机构两部分组成,其中复合刀盘上均匀布置4个钻孔单元和1个压铆单元,使同一刀盘能满足多种直径规格铆钉的铆接需要。     

飞机壁板自动钻铆系统应用研究

自动钻铆系统可有效地提高制孔与连接质量、疲劳寿命和飞机装配的工作效率,已在波音、空客等航空制造企业大面积使用,极大地提高了飞机产品的装配质量与效率。但国内航空制造企业在自动钻铆系统的应用过程中,存在无法分析相应钻铆误差、编程效率低等问题。以某飞机机翼壁板为对象开展关键技术的应用验证,根据设备各自由度的实际状态信息与定位理论状态信息,生成数控代码进行调姿,启动测量系统对壁板气动外形进行实时测量与反馈,达到了壁板的定位精度要求。     

电磁铆接技术在自动钻铆补铆中的应用研究

结合ARJ21新支线飞机批量生产需求,针对机翼装配连接结构,进行电磁铆接工艺试验、静强度试验以及疲劳寿命试验规划与研究。基于试验结果,从铆接质量和力学性能角度对比分析手持式电磁铆接和自动钻铆的差异,确定手持式电磁铆接作为自动钻铆补铆技术的可行性与操作方法。试验表明:手持式电磁铆接和自动钻铆在铆接质量和力学性能方面具有较高的一致性,手持式电磁铆接的干涉量比较均匀,静载荷强度以及疲劳寿命稍低于自动铆接,均满足ARJ21飞机的技术要求。     

基于误差实时检测自动钻铆编程方法研究

自动钻铆已逐渐成为飞机装配过程中最常见的自动化装配工艺方法。但由于具有弱刚性、薄厚度等特点,壁板在自动钻铆过程中将不可避免的发生变形,为有效控制变形,基于被加工壁板尺寸、厚度、曲率变化等结构特点,建立了一种误差实时监测与反馈方法,构建自动钻铆系统的三坐标误差补偿算法,并融入编程过程中,在代码执行过程中分析理论模型与实物模型间的对应关系,完成误差的实时补偿,提高钻铆效率与质量。     

一种基于双机器人的自动钻铆终端器设计

针对大型飞机的机身壁板零部件装配,提出一种基于双机器人协同的机器人钻铆终端机构以及与其配套的自动供钉装置。通过机器人夹持终端机构进行自动钻锪孔及辅助铆接试验,验证了机器人自动钻孔、顶紧及辅助铆接的可行性;分析并得出铆钉输送管道的最小弯曲半径计算方法及防止铆钉卡死的必要条件,保证了供钉过程中铆钉在柔性管道中输送的可靠性。实验与理论计算结果表明:该钻铆终端机构及其自动供钉装置的输送管道能够满足双机器人自动钻铆的应用要求。     

机器人自动抽芯铆接装置的设计与应用

对于航空航天中适合单侧安装的复合材料而言,只能使用抽芯铆接的连接方式。设计了机器人自动抽芯铆接装置,集基准孔找正、钻孔、检测、送钉、抽芯铆接等功能于一体。这一自动抽芯铆接装置的主体结构由压力脚、钻孔、相机、铆枪、送钉和移动切换平台等六个模块组成,由上位机和SIMITION系统进行协同控制。抽芯铆接效率达到6个/min,定位精度达到0.05 mm。应用机器人自动抽芯铆接装置,可以提高钻铆过程的稳定性,便于控制抽芯铆接的效率和质量。     

一种自动铆接末端执行器设计

针对飞机部件铆接所采用的工人手持气铆枪作业方式效率低下的问题,基于压铆原理设计一款自动铆接末端执行器,其中铆接结构所采用的压铆方式为电动压铆。针对加工系统提出了集成控制系统设计方案。研究的设备可以用于代加工部件形状复杂、功能繁多、作业空间较小等复杂情况,对飞机装配铆接设备具有很高的参考价值。     

武汉重型机床集团有限公司承揽长征五号火箭筒段铆接系统制造任务

中国兵器工业集团集团公司下属武汉重型机床集团有限公司研制的大直径铆接焊专机将用于中国长征五号重型运载火箭项目筒段自动化铆接系统。大直径筒段自动化铆接系统专机产品主要用于承担长征五号火箭大直径筒段壳体的夹层夹紧、自动钻孔、划窝、送钉和铆接工作,能够满足3种高度的火箭产品的自动化钻铆。武重集团2014年先后为航空航天和轨道交通等领域提供了各类专机38台(套),未来武重集团将以     

PCB光学孔位(孔径)检测设备设计与研究

提出了一种基于机器视觉检测技术的设备,用于检测印制电路板(PCB)上的孔位误差、漏钻孔及多钻孔等问题。相比传统的二次元检测设备,此设备检测速度快、精度高,使用线扫描摄像机扫描PCB板,使用多线程技术并行采集和处理图像,得到PCB板上孔的孔位和孔径信息,再将钻孔时用的标准文件解析出来的孔位信息和孔径信息与实际图像识别出来的信息利用匹配算法一一对应起来,可得到多钻和漏钻的孔,并计算出每个孔的孔位误差和孔径误差。同时计算出CPK值,根据CPK值判断PCB板的钻孔加工是否合格,并生成报告文件,将结果保存起来,用于分析判断钻孔机的加工性能和出现的问题。     

自动铆接过程中铆钉变形的有限元分析

飞机薄壁结构件铆接过程中产生的装配变形不仅在装配体中留下残余应力和挤压裂纹,而且增加连接结构的脆性,降低飞机的疲劳寿命,给飞机的精准装配和装配寿命造成巨大的威胁.用ANAYS软件,以铝合金材料(2A10)建立铆钉有限元模型,模拟铆钉应力、应变的变化过程及变形情况,反求出精确的压铆力.为自动钻铆过程中压铆力的施加与控制提供参考,对探索铆钉变形修正方法、控制装配误差有积极意义.     

自动钻铆技术在大直径运载火箭筒段装配中的应用

研制了一套用于大直径运载火箭筒段装配的自动钻铆设备。该设备用于一二级级间段的自动钻铆,设备主要包含:回转工作台、上工装旋转驱动及定位部件、内外钻铆垂直升降驱动部件、中间框定位支撑、钻铆执行部件和控制系统等。介绍了各部件的主要结构和功能及设备的关键技术。通过筒段产品的试制,验证了该自动钻铆设备的可行性与可靠性。     

多规格铆钉自动选送系统研究

飞机机翼壁板零件多为复杂曲面,铆接自动化的实现是提高飞机装配精度和表面质量的重要手段针对大型飞机装配过程中铆接工艺对多规格铆钉的选送需求,研究了自动送铆的相关技术,提出了一种具备铆钉自动选取、输送和压铆的多规格铆钉选送执行结构,构建了基于可编程控制器(S7-200 PLC)、触摸屏和检测元件为基础的自动送铆设备的控制系统,实现了飞机翼板类零件铆接用铆钉的自动化分选、输送,提高了铆接质量和效率。     

适应自动钻铆的壁板预装配柔性定位装置设计

飞机壁板在预装配完成后,自动钻铆时需利用托板对其重新定位,降低了装配效率。结合飞机壁板的结构特点和自动钻铆工艺等,设计了一套能够适应自动钻铆的壁板预装配柔性定位装置,并利用遗传算法对其结构进行了优化。该装置可实现对多块飞机机身壁板的柔性预装配,并可与自动钻铆机良好的结合,避免了飞机壁板在自动钻铆机托架上的二次定位,提高了装配效率。     

数字化激光投影技术的研究与应用

鉴于目前运载火箭舱体上的支架、支座等部件普遍采用手工方式测量,引基准线、划位置线,再定位安装,生产效率低,质量不稳定.通过采用数字化激光投影技术,运用CAD数模,将模型以激光线条的形式按1:1比例投影在物体表面,完成较高精度的产品定位和安装,有效提升了火箭舱体的装配质量与效率.     

基于视觉引导的航空发动机低压涡轮轴自动化装配系统研究

针对航空发动机低压涡轮轴传统手工装配存在的劳动强度大、装配效率低下、人工拧紧预紧力偏差大等问题,设计并研制了一套航空发动机低压涡轮轴自动化装配系统.实现了涡轮轴装配的轴孔自动调姿对接、安装止口自动加热测温、螺母自动拧紧等自动化装配工艺流程,并开发了相应的软件控制系统.针对狭小空间内轴孔装配位姿难以测量的难题,利用双目结构光相机获取的三维点云数据,对安装面装配距离与孔位对齐角度进行高精度测量,给定测量范围内安装面匹配测量误差小于0.05mm,基于最小距离优化的孔位对齐角度测量偏差小于0.07°,基于力位复合控制的自动化装配实验表明视觉测量系统满足低压涡轮轴的自动化装配需求.     

轻型自主移动钻铆系统定位检测与自适应规划

定位检测是飞机机身部件自动化钻铆的技术基础,是提高系统定位精度的技术保证。根据大飞机机身筒段对接钻铆需求,研制了一套基于CCD相机定位检测的轻型自主移动钻铆系统。针对复杂加工系统和多样化基准形式,提出了多坐标系建立及转换方法和定位检测与加工任务自适应规划策略,通过检测不同基准位置,建立各坐标系关联,分别采用最小二乘法和间接转换法获得实际位置与理论位置的偏差模型,修正了待加工产品数模偏差和工装及产品制造与安装误差,对待加工孔位信息进行自适应规划。实验表明,定位检测方法切实可行,能实现系统高精度钻铆的精确定位。     

航天钻铆装备自动送钉技术应用及铆模结构分析

针对航天钻铆装备人工送钉效率低下的问题,提出一种自动送钉的方法,并对铆模做了结构优化以适应自动送钉钻铆装备的需要。通过有限元模拟铆模在结构更改前后所受应力与变形情况,得到两种铆模在铆接4 mm、5 mm和6 mm铆钉时的应力与变形量的分布云图及变化趋势,为优化铆模结构提供参考。     

端框钻模数字化模型误差分析方法研究

针对航空用端框钻模实物量值传递中尺寸体积大、易磨损、传递路线长和检定效率低等问题,提出了一种基于三维点云的端框钻模数字化模型误差分析方法,同时进行模型比对分析。首先,对设计标准模型制造的端框钻模实体进行高精密测量扫描,获取三维点云集并进行相应点云算法处理,建立钻模的数字化模型;然后对数字化模型的钻模孔径进行误差建模,定量分析孔径的总体误差;最后通过对端框钻模设计标准模型和数字化模型进行最佳拟合比对,验证数字化模型的品质。结果表明,数字化模型的总体误差和重建质量都在允差范围内,证明端框钻模数字化模型误差分析方法的正确性。     

壁板自动钻铆夹持点布局优化方法

典型薄壁结构如壁板在自动钻铆过程中面临装夹次数多、点位连接精度低等问题,造成壁板变形误差累积,影响产品装配质量。针对该问题,提出薄壁件装夹区域定义方法,建立了连接操作可行域模型;综合考虑工件的变形率和首次装夹的铆接点位完成率,通过粒子群算法进行可行域间的组合优化,得到了满足形位公差要求的壁板夹持点布局优化方案。以某型飞机机身壁板为例,验证了所提方法的有效性。     

一种多功能箱包冲铆机的研制

一种超市购物袋的冲铆加工,采用传统铆钉机单只铆钉逐个冲铆,不易控制铆接位置且容易发生安全事故。根据客户要求,研制了一种多功能箱包冲铆机,一次能进行多点冲铆,更换模具能实现冲孔和铆接两种功能,由模具保证铆接品质,通过更换模具可实现不同规格产品的冲铆,比传统冲铆方式更安全,品质更可靠,但效率还有待提高。