飞机数字量装配协调技术研究

发布时间：2017-08-18 13:34

  本文关键词：飞机数字量装配协调技术研究

  更多相关文章： 数字量协调 协调模型 协调要素 协调关系 协调一致性控制

【摘要】：协调技术是飞机研制的关键技术之一,数字化协调技术近年来受到了广泛重视,并取得了一定的技术突破。国外已进行了较为深入的研究,形成了完善的数字量协调技术体系,并在波音、空客等航空企业的飞机研制中得到了应用;国内飞机制造业目前处于由模拟量协调方式向数字量协调方式转变的过渡时期,两种协调方式混合应用,飞机研制中仍然存在着协调成本高、周期长、局部不协调的情况,全数字量的装配协调技术仍处于研究和探索阶段。因此,研究全数字量的装配协调关键技术,建立数字量装配协调理论方法,健全基于数字量的尺寸与形状传递体系,对于我国航空制造业的发展具有重要的理论意义和应用价值。论文的主要工作与创新点如下:1.提出了基于协调模型的数字量装配协调工作法。针对模拟量协调和混合协调的尺寸和形状传递环节多、协调准确度难以保证等问题,研究了飞机全数字量装配协调原理,提出了以数字协调模型为基础、以产品装配误差传递为导向、以测量数据为依据、以动态反馈调整为手段、以协调尺寸一致性为核心的全数字量闭环协调控制方法,形成了包含协调要素识别与控制、装配协调关系分析及装配协调尺寸链构建等方法的保障协调尺寸一致性的全数字量协调技术体系。2.构建了作为唯一协调依据的全数字量协调模型,实现了基于协调模型的全数字量协调,形成了协调模型在飞机制造中的应用模式。将协调模型定义为由协调要素、协调关系与协调方法组成的一种工艺模型;系统性地形成了协调模型在零件制造、组件/部件/大部件装配协调过程中的应用模式,即通过引用协调要素与协调关系信息,在协调方法的指导下,完成数字量协调信息的精确传递,对比分析检测结果与协调模型中的精度要求,对加工、成形、定位、装配等工艺过程及协调模型中的协调数据进行反馈调整,以满足协调要求。3.提出了基于重要度的定性定量相结合的产品协调要素识别方法,以及产品协调要素与工艺协调要素间的混合映射方法。采用田口质量损失函数法,计算装配层次间的各备选协调要素对目标协调要素造成的质量损失,结合模糊理论中的DMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)方法,计算各协调要素的影响度与被影响度,完成基于重要度的定性定量相结合的产品协调要素识别;基于产品设计信息,构建映射函数,完成其向加工域协调要素的映射;运用多色集合理论,建立产品协调要素与工装域协调要素间的关联关系;结合测量设备选择、测量基准建立、测点采样与布局、测量路径与测量顺序优化等因素,实现设计域、加工域和工装域到测量域协调要素的混合映射。4.建立了基于协调要素的装配协调关系模型,并构建了单个协调控制环节的误差模型,为协调关系的调整提供了依据。考虑飞机复杂的装配层次与不同装配工位之间的协调关系演化,建立了集成产品结构、装配协调过程、工艺装备信息、协调约束信息等的协调关系模型,表达出了飞机协调部位的状态以及完整的协调关系传递过程;基于识别出的协调要素,计算协调特征间由配合约束引起的偏差,构建了单个协调控制环节的误差模型,反映了协调部位之间的协调约束状态。5.提出了基于状态空间方程的协调误差传递与协调尺寸链构建方法,并基于统计过程分析与装配工位流波动分析,对协调尺寸的一致性进行控制。对装配协调过程中的基本误差源及其相互作用关系进行分析建模,同时考虑飞机装配的多层次、多工位变换特点,定义了协调基准转变过程,并对相关误差项分析建模;结合装配全局中的工序工步,对各协调控制环节进行误差传递建模,构建了多工位装配的协调尺寸链,对协调准确度有较大影响的协调环节进行优化反馈;构造统计样本,基于单值—移动极差图X-R_s,总结引起装配不协调的判异准则,并针对装配数据在不同时间阶段的动态变化,提出工位流波动的概念,绘制工位流波动图,综合调整装配生产过程,改善装配协调性。6.开发了一套飞机数字量装配协调原型系统并进行了验证。以某型机前缘襟翼部件的装配协调为例,建立其装配协调模型,实现了基于协调模型的全数字量协调方法在设计、加工、装配阶段的应用;同时对比分析基于协调模型与基于交点标准量规的前缘襟翼交点与机翼主体交点的对接协调路线,验证了基于协调模型的协调工作法的有效性与正确性,即:(1)在不使用实物标准工装的情况下,基于协调模型的工作法可以实现飞机产品的尺寸与形状传递;(2)协调准确度的传递结果能满足设计要求。
【关键词】：数字量协调 协调模型 协调要素 协调关系 协调一致性控制
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 飞机装配协调工作法的研究现状及存在的问题13-18
• 1.2.1 基于模线样板的模拟量工作法13-14
• 1.2.2 基于模拟量和数字量的混合工作法14-15
• 1.2.3 基于全数字量的协调工作法15-18
• 1.3 基于全数字量的装配协调工作法相关技术的研究现状及存在问题18-29
• 1.3.1 产品协调要素的识别与控制方法22-24
• 1.3.2 产品协调要素与工艺协调要素的关联映射关系24-26
• 1.3.3 飞机数字化装配协调关系分析26-27
• 1.3.4 飞机数字化装配协调误差传递与协调准确度分析27-29
• 1.4 论文实例29
• 1.5 研究内容与章节安排29-32
• 第二章 基于协调模型的数字量协调工作法32-66
• 2.1 引言32
• 2.2 飞机制造中的协调关系32-33
• 2.3 协调模型的定义33-37
• 2.3.1 协调要素34-35
• 2.3.2 协调关系35-36
• 2.3.3 协调方法36-37
• 2.4 协调模型的信息建模37-44
• 2.4.1 产品协调要素信息建模37-38
• 2.4.2 工艺协调要素信息建模38-41
• 2.4.3 协调模型的关键要素信息41-42
• 2.4.4 协调模型与工程数据集之间的关联关系42-44
• 2.5 协调模型的分类及作用过程44-57
• 2.5.1 零件制造协调模型46-49
• 2.5.2 组件装配协调模型49-51
• 2.5.3 部件装配协调模型51-54
• 2.5.4 大部件对接装配协调模型54-55
• 2.5.5 协调模型在整架飞机制造中的作用过程55-57
• 2.6 基于协调模型的装配协调原理57-60
• 2.7 全数字量闭环协调控制方法实例分析60-64
• 2.8 本章小结64-66
• 第三章 产品协调要素识别与控制方法66-86
• 3.1 引言66
• 3.2 产品协调要素的层次性分解66-68
• 3.3 产品协调特征的识别68-72
• 3.3.1 协调特征识别的研究思路68-69
• 3.3.2 协调特征的定性识别69
• 3.3.3 协调特征的定量识别69-72
• 3.4 产品协调特征的统计过程控制72-77
• 3.5 实例验证77-85
• 3.6 本章小结85-86
• 第四章 产品协调要素与工艺协调要素关联映射方法86-102
• 4.1 引言86
• 4.2 工艺协调要素映射过程描述86-87
• 4.3 产品协调要素与工艺协调要素之间的关联映射87-97
• 4.3.1 设计域信息与加工域信息的关联映射87-88
• 4.3.2 设计域信息与工装域协调信息的关联映射88-92
• 4.3.3 设计域、加工域、工装域信息与测量域信息的关联映射92-97
• 4.4 实例验证97-101
• 4.4.1 不同产品对象的定位执行末端结构设计97-99
• 4.4.2 装配基准点布置与工装坐标系的建立99-100
• 4.4.3 OTP点的布局100-101
• 4.5 本章小结101-102
• 第五章 飞机数字化装配协调关系建模102-122
• 5.1 引言102
• 5.2 协调关系模型102-106
• 5.3 协调约束关系分析106-113
• 5.3.1 协调要素变动分析106-110
• 5.3.2 协调特征配合约束分析110-113
• 5.4 实例验证113-121
• 5.4.1 面-面约束中的协调关系分析114-115
• 5.4.2 基于坐标孔的内定位柔性装配中的协调关系分析115-118
• 5.4.3 孔-轴-孔配合约束中的协调关系分析118-121
• 5.5 本章小结121-122
• 第六章 飞机数字化装配协调误差传递与协调准确度分析122-150
• 6.1 引言122
• 6.2 装配协调误差传递建模122-133
• 6.2.1 装配过程中的基本误差源122-123
• 6.2.2 误差源相互作用分析123-127
• 6.2.3 协调基准转变过程中的装配协调误差建模127-133
• 6.3 基于误差模型的装配协调尺寸链构建方法133-140
• 6.3.1 单工位误差传递分析133-134
• 6.3.2 多工位误差传递分析134-140
• 6.4 实例验证140-149
• 6.4.1 单工位装配误差传递140-145
• 6.4.2 多工位装配误差传递145-149
• 6.5 本章小结149-150
• 第七章 飞机数字量装配协调系统开发与实例验证150-168
• 7.1 引言150
• 7.2 系统体系结构及功能模块150-154
• 7.2.1 系统体系结构150
• 7.2.2 系统功能模块介绍150-154
• 7.3 基于装配协调模型的工作方法应用实例154-162
• 7.4 模拟量协调与数字量协调的对比分析162-166
• 7.4.1 基于交点标准量规的模拟量传递实例162-164
• 7.4.2 基于协调模型的数字量传递实例164-165
• 7.4.3 对比分析的结论165-166
• 7.5 本章小结166-168
• 第八章 总结与展望168-172
• 8.1 全文研究工作总结168-169
• 8.2 后续研究展望169-172
• 参考文献172-182
• 致谢182-184
• 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况184-187

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：694860