薄壁夹层结构单向压紧制孔工艺研究

摘要

为保障飞机的装配质量,提高飞机的装配效率,轻型自动化装配系统在现代飞机装配过程中得到越来越广泛的应用。作为轻型自动化系统的关键应用技术,单向压紧制孔工艺对于自动化制孔质量具有重要影响。本文基于有限元数值模拟、参数优化和工艺试验,重点研究适用于飞机部段对接的单向压紧制孔工艺参数优化分析方法。主要工作和研究内容如下:
　　1.采用非线性有限元仿真,分析单向压紧力及预紧固件位置对贴合面间隙的影响。依据单向压紧制孔工艺的特点,分析控制贴合面间隙的主要工艺参数,结合实际工况给出了参数的分析范围;针对某支线飞机机身对接处的框上结构,考虑预紧力的要求,构建有限元仿真模型并进行分析,给出了推荐的预紧力、单向压紧力和预紧固件位置。
　　2.提出一种基于响应面法的单向压紧制孔工艺优化方法。采用中心组合法设计样本点,通过有限元模型计算响应值,构建响应面模型,比较响应面计算值与仿真模型响应值,验证了响应面模型的可靠性;分析各参数对贴合面间隙的影响,并通过自适应模拟退火算法对响应面进行参数优化,给出了推荐的工艺参数值。
　　3.通过试验验证本文提出的单向压紧制孔工艺优化方法。设计单向压紧制孔工艺验证方案,以单向压紧力为控制变量,设计相应的试验件及工装,进行单向压紧制孔工艺试验,对比试验结果、仿真结果和优化结果,验证了基于响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化方法的可靠性。
　　基于响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化方法克服了有限元仿真分析时间较长且难以引入优化算法的缺点,为轻型自动化装配系统的应用提供技术参考。

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图清单

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3研究目的与意义

1.4章节安排

第二章 单向压紧制孔过程的有限元分析

2.1引言

2.2单向压紧制孔工艺参数

2.3框上对接结构有限元仿真模型的构建

2.4单向压紧力及预紧力对贴合面间隙的影响

2.5预装配紧固件位置对贴合面间隙的影响

2.6本章小结

第三章 基于响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化

3.1引言

3.2响应面模型的构建

3.3单向压紧制孔工艺参数对贴合面间隙的影响

3.4基于自适应模拟退火算法的参数优化

3.5框间对接结构的单向压紧制孔工艺优化

3.6本章小结

第四章 单向压紧制孔工艺验证

4.1引言

4.2试验方案设计

4.3便携式单向压紧制孔装置

4.4单向压紧制孔工艺试验结果

4.5结果对比与分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录A 贴合面间隙有限元仿真分析结果

附录B 响应面样本点及其有限元计算值

附录C 框上对接结构各贴合面的响应函数

附录D 检验样本点及其有限元计算结果