飞机壁板自动钻铆法向量测量方法研究

提出一种飞机壁板自动钻铆加工时实时测量待钻铆点处法向量的新方法.该方法利用激光测距传感器在钻铆点周围获取特征点的坐标,通过二次曲面拟合算法计算出待钻铆点处法向量,并利用MATLAB中的数值计算方法对特征点坐标的选取进行优化计算.仿真结果表明,该方法计算精度和效率较高,可适用于大型飞机机翼、机身壁板自动钻铆过程中法向量的实时检测与托架的在线调平.     

应用于飞机壁板制孔的回转装配工装系统设计

装配工装是飞机壁板制孔阶段重要组成部分。针对飞机壁板制孔现有装配工装水平翻转难度大、定位精度不高、使用不便等问题,设计一套回转装配工装系统,并给出该回转装配工装控制系统的硬件设计框图和软件程序流程图。实际应用表明:该系统运行安全、稳定可靠、高效。     

基于模块化设计的柔性装配工装关键技术研究

在飞机柔性装配工装设计制造过程中引入模块化设计技术能够极大地促进飞机柔性装配工装的发展。对模块化设计的关键技术——模块化设计流程、专用模块设计、通用模块设计和模块接口设计进行了详细的阐述,并根据壁板组件柔性装配工装、襟翼柔性装配工装等的设计实例,介绍了模块化设计在飞机柔性装配工装设计中的具体应用,以期对基于模块化的柔性装配工装设计提供参考。     

电机铁芯液压自动铆接机的研制

研制一种电机铁芯液压自动铆接机,该铆接机可以实现自动送铆钉和自动穿铆钉、多个铆钉一次性自动压铆;可以进行铆钉缺少光电技术探测,防止出现漏铆现象。该铆接机采用多阶段变压力压铆机液压系统,解决了固定压力压铆机液压系统在压铆时容易偏斜造成压铆质量差的现象。电机铁芯液压自动铆接机的使用,可降低人员使用数量和工人的劳动强度,可提高生产效率、产品质量和质量稳定性。     

针对飞机小曲率结构的半自动化电磁铆接系统设计

为解决飞机手工铆接一致性差、劳动强度高等问题,设计一种带托架的半自动化电磁铆接系统,由控制单元、装配型架单元、回形托架单元、门形框单元、铆接单元和顶把单元组成。控制单元控制整体系统运动和施铆;装配型架单元为工件及其他单元的装夹提供刚度支撑;回形托架单元和门形框单元共同作用,保证铆接单元和顶把单元同步联动,实现电磁铆接的单人操作;回形托架单元利用平衡气缸克服铆接单元和顶把单元重力。针对铆接后坐力大的问题,设计缓冲器、顶持气缸双重减振结构来减弱后坐力对操作者的影响;同时根据不同铆钉直径所需铆接力的要求,通过调节顶持气缸压力以适应不同的铆接后坐力。托架坐标系X、Y、Z 3个方向均安装直线导轨,用于铆接单元与顶把单元铆接定位过程的同步导向,保证铆接一致性。利用托架的电磁铆接作业流程进行了5 mm铝铆钉的工件铆接试验。结果表明：所设计的系统能够完成小曲率壁板结构半自动化铆接。     

新型三自由度平面并联末端执行器设计及其性能分析

针对飞机机身加工中传统手工钻铆工艺形成的结构疲劳性能低,易产生人为因素误差,以及钻铆机器人多为串联机构,加工精度不够高,极大影响了结构的质量,提出新型三自由度平面并联末端执行器,适用于平面曲线钻铆加工,保证加工位置精度,首先设计7种同类型三自由度平面并联机构,分别为RPP、RRP、RRR、RPR、PPR、PRP和PRR,选择灵活度较高的RRR进行机构逆解运动学分析,其次分析机构的奇异性,分析其运动空间,最后给定加工轨迹进行加工仿真测验,提出7种采用统一设计构件搭建的不同机构模型,为了提高钻铆加工精度及钻铆位置精度,使其应用性广泛。     

机器人自动压铆控制系统设计

为解决传统人工铆接效率低、一致性差等问题,开发一套机器人自动压铆集成控制系统。通过PLC控制机器人和压铆机,实现复杂工件的自动分区域压铆过程,并可以实时监控设备的参数和状态。压铆试验结果表明:工件的自动压铆时间约为170 min,效率提升60%,铆接产品一致性良好。设计方式可移植到工业机器人其他应用领域,具有较强的借鉴意义。     

铝锂合金自动铆接干涉量及残余应力分析

铝锂合金是航空制造中的新型合金材料,其铆接技术是现代飞机制造重要研究方向。铆接后的铝锂合金板孔的干涉量影响到残余应力分布,为了研究铆接过程与残余应力分布特征之间的关系,利用自动钻铆装备对不同厚度的铝锂合金板进行铆接。使用ABAQUS/Explicit对铝锂合金自动压铆过程进行了仿真,通过试验和仿真的方法分析不同压铆力、铆钉长度、壁板厚度和铆钉材料等组合条件下铝锂合金壁板内部所产生的干涉量,进而推导出各工艺条件下铝锂合金壁板厚度方向上残余应力的分布规律。结果表明,2060-T8铝锂合金壁板孔壁产生的干涉量及沿板厚方向分布的残余应力随压铆力的增大而增大,随铆钉长度的增大而减小,随壁板厚度的增加呈现非单调增长的趋势。壁板总厚度为4.2 mm时,平均干涉量及平均残余应力可以达到最大值。相比于2117-T4铝合金铆钉,采用7050-T3铝合金铆钉压铆后2060-T8铝锂合金壁板产生的平均干涉量降低6%～12%,平均残余应力降低8%～12%。     

新一代机身壁板压剪载荷试验台结构设计

针对传统机身壁板压剪试验台加载空间为固定尺寸的问题,设计一种新一代机身壁板压剪载荷试验台。它可以根据机身壁板长度调节加载空间,适用于不同长度机身壁板压缩载荷+剪切载荷试验。介绍试验台设计方案,提出试验台核心功能的关键机构设计方法;对试验台进行了功能调试,各关键机构功能正常,满足使用要求。利用试验台对试验假件进行模拟加载,加载过程线性度良好,证明试验台载荷施加方法合理;试验假件应变分布均匀度良好,证明试验台精度满足要求。     

铝锂合金压铆壁板残余应力与疲劳性能分析

自动压铆是航空制造工业中的重要装配技术,压铆过程结束后铆孔周围产生的残余应力的分布形式与压铆结构的疲劳性能息息相关。本文使用ABAQUS软件建立了2060-T8铝锂合金壁板压铆过程的有限元模型,通过有限元分析发现了压铆后铆孔壁面上的残余应力由靠近镦头处到靠近钉头处逐渐降低的分布规律。随着压铆力由28.5kN增大至46kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板孔壁平均残余应力提高33%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升180%;铆钉材料为7050-T73的压铆壁板孔壁平均残余应力提高58%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升184%。疲劳裂纹萌生于铆接下板孔壁附近,随着压铆力由32.5kN增大至42kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升了31%~80%,铆钉材料为7050-T73的压铆壁板疲劳寿命提升6%~161%。相比于铆钉材料为7050-T73的压铆壁板,相同工艺条件下铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升12%~44%。     

保险杠安装支架级进模具的应用与研究

介绍了一种轿车保险杠安装支架级进钢板模具的应用。通过对保险杠安装支架冲压工艺及模具结构的分析,设计了一套级进模的冲压生产工艺及模具来完成生产,由卷料自动进给,经多个工位的逐步连续冲压实现零件的自动化生产,通过多个定位装置对进入模具内的板料进行精准定位,提高了生产效率,且降低了模具工装的冲次费用及人工费用。通过实物在线生产验证,本保险杠安装支架的冲压工艺及级进模具满足了产品的精度要求及品质要求,提高了工作效率,降低了生产成本。     

面向柔性机加产线的自动装夹系统研究

现有自动装夹系统多适用于单机制造过程,难于满足多品种混流生产需要,其存在加工零件形状与尺寸各异、自动化程度低等问题,为此开展面向柔性机加产线自动装夹系统研究。采用子母工装方式解决零件差异性问题,基于自动拧紧机提高自动化水平,进行自动装夹系统整体方案的设计;基于软PLC进行自动装夹系统的三维龙门运动平台及末端执行器的设计,阐述了自动拧紧及伺服控制过程,最后分析自动装夹系统开发及验证过程。通过测试验证,系统柔性程度高、装夹过程无人化,并可与上下料机器人、AGV等进行快速扩展,具有一定的工程价值。     

塑料自动铆接装置设计与实现

通过对现有塑料铆接方法的分析,提出基于Lab VIEW开发平台、以工控机为控制核心的塑料自动铆接方法。所设计的塑料自动铆接装置采用高精度数据采集卡采集传感器的信号,采用虚拟仪器技术Lab VIEW开发数据采集和控制软件,从而控制相关设备,实现对塑料制品的自动铆接。该装置可根据不同产品的要求设置参数,改进传统的手动、半自动铆接方法,实现自动铆接控制,提高了产品的加工效率,保证了产品的质量。     

飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析

为了准确有效地实现飞机薄壁零件装配偏差预测与控制,提出一种飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析方法。根据飞机薄壁零件装配工艺过程,考虑零件制造偏差、工装夹具偏差和装配变形,基于确定性定位法和影响系数法建立装配偏差模型。在此基础上,基于蒙特卡洛法对装配偏差模型进行仿真求解,根据偏差源敏感度进行装配偏差优化。以某型飞机机身壁板装配偏差分析为例,验证了所提方法的有效性。     

两种多机构组合加工试验机的研制

介绍了两种新型的多机构组合加工试验机的结构和功能特点。其中多机构组合加工自动测量机能连续实现对工件的装夹、钻孔、镗孔和自动测量四个工序;另一种多机构组合加工螺栓扭紧机能连续实现对工件的装夹、钻孔、攻丝、自动扭紧螺母的工序。两种试验机在结构上采用了多种平面机构来实现各加工工序的快速进给、回退动作。试验机具有多功能、高效率、自动化程度高、动作可靠、成本较低的显著优点,适用于机械设计、机械制造以及机床自动化、自动检测等相关专业课程的实践教学环节。     

金属电弧喷涂成型快速制模关键技术与应用

金属电弧喷涂成型制模技术是一种基于"复制"的制模工艺,与传统制模工艺相比,具有制模速度快、周期短、成本低等特点。金属喷涂模具由金属型壳、背衬强化层以及模框等构成,是一种具有梯度材料结构的复合材料模具。关键制模工艺包括:母模制备、金属型壳制造、模框制作、背衬强化层制作、脱模以及后处理等。金属喷涂制模技术可用于制造注塑模具、热成型模具和板料冲压模具等。该文以大型汽车覆盖件模具的快速制造为例进行了详细介绍。