飛機數(shù)字化裝配技術(shù)及裝備

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2飛機結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)2
1.2.1裝配對象分析2
1.2.2裝配工藝流程4
1.3飛機結(jié)構(gòu)裝配中的關(guān)鍵問題5
1.3.1柔性定位5
1.3.2位姿協(xié)調(diào)6
1.3.3現(xiàn)場加工8
1.3.4可靠連接9
1.4飛機數(shù)字化裝配技術(shù)11
1.4.1傳統(tǒng)模擬量協(xié)調(diào)裝配技術(shù)11
1.4.2數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)15
1.4.3數(shù)字化測量技術(shù)15
1.4.4柔性定位技術(shù)16
1.4.5自動鉆鉚技術(shù)18
1.4.6移動式總裝配生產(chǎn)線技術(shù)19
1.5飛機數(shù)字化裝配工藝裝備及系統(tǒng)集成19
1.5.1數(shù)控定位裝備19
1.5.2自動化制孔裝備20
1.5.3自動化鉆鉚機24
1.5.4裝配系統(tǒng)集成25
1.6本書總體框架與內(nèi)容27
參考文獻28
第2章飛機數(shù)字化裝配測量技術(shù)30
2.1概述30
2.2飛機裝配測量場31
2.2.1飛機裝配測量場的主要組成要素31
2.2.2飛機裝配測量場構(gòu)建與使用34
2.2.3飛機裝配測量場的作用35
2.3轉(zhuǎn)站測量技術(shù)36
2.3.1ERS點理論值標(biāo)定36
2.3.2轉(zhuǎn)站測量原理37
2.3.3轉(zhuǎn)站測量算法38
2.4飛機裝配測量精度評價方法40
2.4.1不確定度類型40
2.4.2飛機裝配測量不確定度分析43
2.4.3測量不確定度建模46
2.4.4飛機裝配測量場的誤差估計53
2.4.5飛機裝配測量場的不確定度評定54
2.5ERS點空間布局設(shè)計與優(yōu)化57
2.5.1ERS點布局基本原則57
2.5.2ERS點布局對轉(zhuǎn)站精度的影響59
2.5.3ERS點布局相對于裝配坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)對轉(zhuǎn)站精度的影響64
2.5.4ERS點布局設(shè)計原則66
2.5.5ERS點選擇優(yōu)化方法68
2.6測量儀器工作位置的配置與優(yōu)化68
2.6.1激光跟蹤儀工作位置優(yōu)化方法69
2.6.2激光跟蹤儀工作位置約束70
2.6.3測量優(yōu)化模型求解算法70
參考文獻73
第3章飛機數(shù)字化定位原理74
3.1概述74
3.1.1數(shù)控定位器75
3.1.2定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型75
3.1.3位姿調(diào)整特性及其描述78
3.2定位系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)80
3.2.1定位系統(tǒng)運動學(xué)80
3.2.2定位系統(tǒng)動力學(xué)83
3.3定位系統(tǒng)內(nèi)力分析92
3.3.1同步誤差引起的內(nèi)力93
3.3.2定位誤差引起的內(nèi)力94
3.3.3內(nèi)力消除及控制方法96
3.4定位系統(tǒng)剛度分析99
3.4.1定位系統(tǒng)靜剛度99
3.4.2定位系統(tǒng)動剛度104
參考文獻109
第4章飛機數(shù)字化定位技術(shù)111
4.1概述111
4.2支撐點布局設(shè)計112
4.2.1組件支撐點布局設(shè)計112
4.2.2大部件支撐點布局設(shè)計125
4.3裝配對象位姿計算方法136
4.3.1裝配對象的位姿評價136
4.3.2單對象位姿計算方法137
4.3.3多對象位姿協(xié)調(diào)計算方法141
4.4調(diào)姿路徑軌跡規(guī)劃144
4.4.1運動學(xué)分析144
4.4.2支鏈軌跡規(guī)劃146
4.4.3*優(yōu)時間軌跡規(guī)劃151
4.5大型飛機機身壁板定位變形預(yù)測及控制方法154
4.5.1變形預(yù)測與校正建模154
4.5.2變形預(yù)測與校正實例157
參考文獻161
第5章數(shù)字化定位系統(tǒng)設(shè)計163
5.1三坐標(biāo)數(shù)控定位器163
5.1.1定位器結(jié)構(gòu)設(shè)計163
5.1.2定位器運動學(xué)模型164
5.1.3定位器精度設(shè)計166
5.1.4定位器部件剛度配置方法174
5.2自適應(yīng)入位176
5.2.1自適應(yīng)入位機構(gòu)176
5.2.2鎖緊力分析177
5.2.3球窩磨損分析180
5.2.4自適應(yīng)入位算法185
5.3數(shù)字化定位控制系統(tǒng)設(shè)計188
5.3.1現(xiàn)場總線188
5.3.2基于現(xiàn)場總線的多軸協(xié)調(diào)運動控制技術(shù)189
5.3.3冗余驅(qū)動多軸協(xié)同運動控制系統(tǒng)191
5.3.4控制系統(tǒng)安全性、可靠性設(shè)計195
參考文獻198
第6章大型飛機結(jié)構(gòu)裝配變形分析及控制200
6.1大型飛機結(jié)構(gòu)裝配變形分析200
6.2大型飛機結(jié)構(gòu)裝配偏差分析202
6.2.1裝配偏差來源及分類202
6.2.2裝配偏差建模205
6.2.3基于區(qū)間表達的裝配偏差計算209
6.2.4裝配偏差協(xié)調(diào)控制213
6.3大型飛機多體復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配系統(tǒng)熱變形分析與控制214
6.3.1裝配系統(tǒng)熱變形建模214
6.3.2裝配系統(tǒng)熱變形相容性216
6.3.3基于自適應(yīng)工裝設(shè)計的熱變形釋放方法222
6.3.4產(chǎn)品熱變形自適應(yīng)工裝設(shè)計原理222
參考文獻236
第7章自動化制孔技術(shù)及裝備237
7.1概述237
7.2制孔系統(tǒng)坐標(biāo)系238
7.2.1刀具坐標(biāo)系238
7.2.2相機坐標(biāo)系239
7.2.3手眼關(guān)系標(biāo)定流程242
7.2.4位移傳感器坐標(biāo)系242
7.2.5設(shè)備基坐標(biāo)系244
7.3自動化制孔精度保障技術(shù)250
7.3.1制孔位置修正250
7.3.2制孔法向修正252
7.3.3锪窩深度補償254
7.4自動化鉆孔刀具256
7.4.1鉆锪一體化復(fù)合刀具256
7.4.2鉆锪制孔加工工藝258
7.5螺旋銑制孔技術(shù)260
7.5.1螺旋銑制孔刀具262
7.5.2制孔疊層界面在線識別方法265
7.5.3螺旋銑制孔工藝270
7.6自動化制孔裝備結(jié)構(gòu)組成274
7.6.1多功能末端執(zhí)行器275
7.6.2自動化制孔系統(tǒng)281
參考文獻286
第8章機器人鏜孔技術(shù)289
8.1概述289
8.2機器人鏜孔系統(tǒng)290
8.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)290
8.2.2加工工藝流程292
8.2.3坐標(biāo)系構(gòu)建293
8.3機器人鏜孔位姿優(yōu)化295
8.3.1機器人剛度模型295
8.3.2機器人剛度性能指標(biāo)298
8.3.3機器人位姿優(yōu)化方法301
8.3.4應(yīng)用實例304
8.4機器人鏜孔位姿誤差補償309
8.4.1位姿誤差描述309
8.4.2基于點集匹配運算的位姿誤差補償309
8.4.3面向?qū)ο蟮奈蛔苏`差補償314
8.4.4面向?qū)ο蟮奈蛔苏`差補償方法的應(yīng)用317
8.5機器人鏜孔動力學(xué)建模319
8.5.1刀具幾何外形建模319
8.5.2機器人系統(tǒng)剛度322
8.5.3切屑變形322
8.5.4犁耕效應(yīng)323
8.5.5機器人鏜孔動力學(xué)模型326
8.5.6應(yīng)用實例329
8.6機器人鏜孔穩(wěn)定性分析333
8.6.1低頻振動機理研究及其抑制333
8.6.2高頻振動機理及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析340
8.6.3應(yīng)用實例346
參考文獻353
第9章自動化鉆鉚技術(shù)及系統(tǒng)356
9.1概述356
9.2臥式鉆鉚機系統(tǒng)358
9.3臥式鉆鉚機運動學(xué)建模與分析360
9.3.1雙五軸機構(gòu)關(guān)聯(lián)運動學(xué)建模360
9.3.2基于位姿協(xié)調(diào)的運動學(xué)參數(shù)聯(lián)合標(biāo)定367
9.4臥式鉆鉚機結(jié)構(gòu)剛度分析與優(yōu)化377
9.4.1關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計及剛度優(yōu)化377
9.4.2鉆鉚機末端剛度分析與綜合383
9.4.3鉆鉚機壓鉚能力分析388
9.5壓鉚單元控制系統(tǒng)設(shè)計391
9.5.1壓鉚單元設(shè)計391
9.5.2壓腳時間*優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計393
9.5.3壓鉚過程力平衡控制系統(tǒng)設(shè)計406
9.6鉚接過程建模與試驗驗證409
9.6.1壓鉚過程*大壓鉚力建模410
9.6.2壓鉚過程有限元建模415
9.6.3模型準確性試驗驗證421
參考文獻429
第10章飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)集成及應(yīng)用軟件431
10.1概述431
10.2系統(tǒng)組成及集成框架432
10.3數(shù)字化測量軟件設(shè)計434
10.3.1基于成熟商業(yè)軟件二次開發(fā)的自動化測量系統(tǒng)434
10.3.2完全自主開發(fā)的數(shù)字化測量系統(tǒng)436
10.4調(diào)姿對接控制軟件設(shè)計442
10.4.1模塊劃分442
10.4.2功能模塊設(shè)計444
10.5離線編程與仿真軟件設(shè)計451
10.5.1操作模塊劃分452
10.5.2操作模塊設(shè)計452
10.6自動化制孔控制軟件設(shè)計455
10.6.1基于MPI的軟件開發(fā)技術(shù)455
10.6.2功能模塊設(shè)計458
10.6.3操作流程模塊設(shè)計462
10.7工藝集成管理軟件設(shè)計463
10.7.1功能模塊劃分464
10.7.2功能模塊設(shè)計464
10.8基于數(shù)據(jù)和任務(wù)驅(qū)動的自動化裝配系統(tǒng)集成475
10.8.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成475
10.8.2系統(tǒng)任務(wù)集成480
10.9飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成技術(shù)481
10.9.1數(shù)字化裝配數(shù)據(jù)分析481
10.9.2裝配數(shù)據(jù)多重結(jié)構(gòu)定義486
10.9.3多重結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型488
參考文獻491
第11章飛機數(shù)字化裝配典型應(yīng)用系統(tǒng)493
11.1組件裝配典型應(yīng)用系統(tǒng)493
11.1.1大型運輸機活動翼面機器人自動制孔系統(tǒng)493
11.1.2C919/A321飛機壁板雙機器人自動制孔系統(tǒng)494
11.2部件裝配典型應(yīng)用系統(tǒng)496
11.2.1大型運輸機機頭數(shù)字化裝配系統(tǒng)496
11.2.2大型運輸機中機身自動化裝配系統(tǒng)498
11.2.3大型運輸機后機身數(shù)字化裝配系統(tǒng)499
11.2.4大型運輸機外翼翼盒數(shù)字化裝配系統(tǒng)501
11.2.5中型運輸機中機身數(shù)字化裝配系統(tǒng)502
11.2.6某型飛機機翼部件數(shù)字化裝配系統(tǒng)503
11.3大部件對接裝配系統(tǒng)典型應(yīng)用505
11.3.1某型飛機部件柔性對合及精加工系統(tǒng)505
11.3.2大型運輸機三段對接數(shù)字化裝配系統(tǒng)507
11.3.3大型運輸機中央翼外翼數(shù)字化對接系統(tǒng)507
11.3.4大型運輸機翼身對接裝配系統(tǒng)508
11.3.5ARJ21機身數(shù)字化對接系統(tǒng)510
11.4飛機總裝配生產(chǎn)線典型應(yīng)用511
11.4.1某型飛機脈動式總裝配生產(chǎn)線511
11.4.2大型運輸機脈動式總裝配生產(chǎn)線512