预连接工艺对壁板装配静动态性能影响分析

发布时间：2017-09-15 06:44

  本文关键词：预连接工艺对壁板装配静动态性能影响分析

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【摘要】：由蒙皮和长桁组装而成的壁板是飞机上广泛应用的结构件。壁板装配主要包括预装配和钻铆两个阶段。在预装配阶段,由于零件制造误差和定位误差影响,蒙皮和长桁间不可避免地存在初始间隙。过大的初始间隙极易导致钻孔和锪窝时的切削颤振、层间切屑残留和刀具磨损,降低制孔连接质量和精度。预连接即是通过螺钉、穿心夹等预连接件对蒙皮和长桁进行固定连接,在保障蒙皮和长桁相对位置、消除层间间隙的同时,增强壁板的整体刚性,提高壁板加工的动态性能。目前针对预连接的研究较多地集中在消除壁板层间间隙方面,并已取得一定研究成果。本文在上述成果上,着重从预连接工艺对壁板的动态特性影响方面展开研究,为后续建立统一的动静态预连接工艺规范奠定基础。第一章,介绍了课题的研究背景,总结了国内外飞机装配连接技术和预连接工艺的发展现状,并给出了论文的主要研究框架。第二章,介绍了壁板的结构组成和壁板数字化装配系统,通过深入分析壁板装配过程中各阶段的影响因素,明晰了组装壁板层间间隙的产生机理及其对壁板装配质量的影响,并从消除层间间隙角度对壁板预连接工艺进行研究。第三章,构建了蒙皮与长桁预连接变形子模型,将预连接过程等效为多自由度的弹簧-质量系统,提出一种描述壁板预装配后动态性能的刚度评价指标。以该指标为预连接优化目标,建立预连接分布优化模型并应用遗传算法进行求解计算。第四章,基于上述优化结果,分析预连接分布对壁板动态特性的影响规律。搭建蒙皮-长桁的壁板有限元模型,将预连接优化结果映射至壁板仿真模型上,通过提取固有频率分析预连接数量及分布对壁板动态性能影响。采用振动设备进行壁板动态特性的测量实验,与仿真结果进行对照,验证了预连接刚度指标的合理性和仿真模型的有效性。第五章,主要分析了预连接分布对壁板加工振动特性的影响。首先概述加工振动类型及成因,并通过设计钻孔切削力测定实验获取切削力信号,最后基于动态分析理论,构建了简化的壁板制孔动态仿真模型,仿真结果表明在相同切削力作用下,不同预连接分布产生不同的壁板加工振动响应,为后续依据切削振动特性优化预连接分布奠定基础。第六章,对全文进行了总结,指出论文取得的主要研究成果,并对下一步工作进行了展望。
【关键词】：壁板装配 预连接 遗传算法 工艺优化 加工振动
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V262.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究现状12-19
• 1.2.1 壁板装配预连接工艺研究12-13
• 1.2.2 柔性薄板装配偏差分析的研究13-14
• 1.2.3 自动钻铆机在壁板装配中的应用14-17
• 1.2.4 机器人制孔在飞机装配中的应用17-19
• 1.3 课题研究背景和意义19-20
• 1.4 课题研究内容和总体框架20-22
• 第二章 壁板装配工艺及预连接工艺22-31
• 2.1 壁板结构22-23
• 2.2 壁板装配工艺23-28
• 2.2.1 壁板定位与夹紧原理23-25
• 2.2.2 壁板装配工艺过程25-26
• 2.2.3 间隙形成原因及分析26-28
• 2.3 预连接工艺28-30
• 2.3.1 预连接工艺介绍28-29
• 2.3.2 预连接工艺分析29-30
• 2.3.3 基于残余间隙的预连接工艺30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 预连接刚度指标及优化模型31-40
• 3.1 预连接刚度指标31-35
• 3.1.1 预连接变形子模型31-32
• 3.1.2 预连接刚度指标提取32-35
• 3.2 预连接分布优化模型35-39
• 3.2.1 优化问题35
• 3.2.2 遗传算法的基本原理35-37
• 3.2.3 遗传算法优化模型37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 预连接分布对壁板动态性能影响分析40-52
• 4.1 仿真优化实例40-48
• 4.1.1 研究区域40-41
• 4.1.2 预连接仿真模型41-42
• 4.1.3 预连接对刚度性能影响分析42-46
• 4.1.4 预连接对固有频率影响分析46-48
• 4.2 实验验证48-50
• 4.2.1 实验系统48-49
• 4.2.2 实验结果49-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第五章 预连接分布对壁板加工性能影响分析52-68
• 5.1 加工振动52-53
• 5.1.1 加工振动类型及原因52-53
• 5.1.2 加工振动抑制措施53
• 5.2 钻孔切削力测定实验53-59
• 5.2.1 钻孔切削力实验系统53-54
• 5.2.2 试验材料、刀具选择54-55
• 5.2.3 切削力测定及频率分析55-59
• 5.3 线性动态分析技术59-62
• 5.3.1 动态问题59-60
• 5.3.2 振型叠加与阻尼60-61
• 5.3.3 瞬时模态动态分析61-62
• 5.4 振动仿真62-67
• 5.4.1 模型建立62
• 5.4.2 分析步与载荷62-63
• 5.4.3 预连接分布对加工振动仿真分析63-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-73

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本文编号：854936