基于深孔特征约束的装配协调及准确度研究

摘要

在飞机数字化装配过程中，为了提高装配质量和装配效率，需要将装配对接的部件调整到理想位置（位姿），以满足各部件的装配协调要求。本文详细分析了制造过程中的几种装配准确度要求，包括直线约束，角度约束和孔特征约束等，通过空间拟合等手段得到这些约束的数学表达方式，从基于各个约束的姿态评价方面对数字化装配调姿技术进行了深入地研究，建立了基于装配准确度约束的数字化调姿优化模型。通过求解模型，评价当前部件位姿并得到最佳装配位姿，使得部件的综合装配误差达到最优。
　　第一章综述了飞机数字化装配技术的国内外研究现状，介绍了数字化装配中部件调姿的关键基础技术和应用技术。在详细介绍现有飞机部件调姿方法的基础上，阐述了本课题的研究背景和意义，最后给出了论文的结构。第二章介绍了在飞机数字化调姿过程中表示装配关键特征的装配准确度，并描述了作为一般刚体的飞机部件在空间的位姿变换表示方法，最后结合装配现场坐标系之间的关系，给出以飞机部件上装配工艺特征为偏差的描述的位姿评价方法。第三章针对飞机装配的技术要求和质量评价标准，介绍了在飞机装配中装配准确度的概念和内容，通过对几种常见的装配准确度（包括翼肋轴线的直线度要求、机翼的对称性和后掠角的要求）进行分析，阐述了协调方式在具体生产装配中的运用。第四章，介绍了飞机装配对接过程中最常见的叉耳配合的配合形式和多孔（孔-轴-孔）配合形式，分析了调姿装配过程中的同轴度约束。通过几何分析和拟合，讨论了孔-轴-孔配合交点和又耳配合交点的协调问题，利用互换性原理解决容差分配问题。第五章以飞机后机身和垂尾数字化调姿对接为例，提出一种数字化调姿对接优化算法，结合激光测量技术，针对叉耳模型的装配问题，将装配的深孔约束转换为点线距离的约束，能够更好地体现工程要求。建立调姿的最优装配位姿优化模型，再通过智能粒子群算法求解，得到部件最佳装配位姿，实现部件偏差的合理分配。最后通过仿真数据验证该方法的有效性和准确性。第六章对全文的工作做了相应的总结，并对未来的工作进行了展望。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 飞机数字化调姿技术应用现状

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 飞机数字化调姿技术体系

1．3．1 关键基础技术

1．3．2 关键应用技术

1．4 本课题研究背景和意义

第二章 部件位姿表达与评价

2．1 引言

2．2 装配相关坐标系

2．2．1 装配坐标系

2．2．2 测量坐标系

2．2．3 部件坐标系

2．3 部件位姿变换

2．4 姿态评价方法

2．4．1 制造准确度

2．4．2 协调准确度

2．4．3 位姿关系

2．5 本章小结

第三章 飞机结构装配准确度分析

3．1 引言

3．2 装配准确度

3．3 直线相对位置协调分析

3．4 机翼安装角和后掠角协调分析

3．4．1 飞机机翼安装角分析

3．4．2 机翼后掠角和对称分析

3．5 本章小结

第四章 深孔特征的约束分析

4．1 引言

4．2 深孔协调

4．2．1 深孔的空间要素

4．2．2 深孔轴向方向矢量

4．3 深孔的协调问题

4．3．1 孔-轴-孔配合协调

4．3．2 叉耳配合协调

4．4 装配容差分析

4．4．1 孔-轴-孔容差分配

4．4．2 叉耳配合形式容差分配

4．5 本章小结

第五章 基于孔特征约束的装配方法应用

5．1 引言

5．2 深孔协调问题

5．3 深孔协调部件优化模型建立与求解

5．3．1 姿态评价模型建立

5．3．2 模型求解

5．4 仿真算例

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献