第5章数字化柔性装配工装
飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势分析

飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势分析飞机柔性装配工装关键技术,就是基于数字化技术所开发的新兴飞机尺寸调整方式,能够对飞机设计进行重组,建立出具有参考性的模块,进而形成数字化、自动化的工装系统,能够避免或是减少零部件的使用。
标签:飞机柔性装配;工装关键技术;发展趋势飞机柔性装配工装关键技术在实际应用的过程中,必须要重视飞机制造过程以及制造时间的控制,利用柔性工装可以有效缩短制造周期,提高制造质量,并且减少工装的数量,进而实现较为完善的制造模式。
1 飞机柔性配置工装关键技术现代化飞机柔性配置工装已经不再是单纯的结构工装,而是集成数字化制造方式、现代设计方式、现代化的测量方式等,结合仿真技术实施工装,不断的形成先进性工装研究内容。
此时,关键技术主要包括以下几点:1.1 飞机柔性装配工装模块化技术对于飞机柔性装配工装模块化技术的应用而言,相关技术人员不仅要重视柔性工装的模块化单元构成情况,还要对每个模块进行单独的设计,保证不会出现不符合实际制造的情况。
同时,还要对每个模块的功能加以重视,使设计人员在实施设计工作的时候,能够从装配集中挑选出一个模块单元,快速的实施重组设计工作,进而实现装配工装的柔性化。
由此可见,柔性装配工装设计技术是整个技术体系中最为重要的,每个模块单元,不仅可以单独设计,还能与其他模块相互组合,保证了结构的相似性,同时,设计人员还可以根据飞机结构设计需求,对某个模块重点设计,结合通用模块组,对工装整体装配工作进行优化。
1.2 柔性工装夹紧定位技术工装的柔性化,不仅可以快速的将产品变化情况显现出来,还能突出夹紧定位的应变能力。
对于不同的工装对象,夹紧的方式与结构也是不同的,必须要重视柔性工装夹紧定位方案的实用性,保证能够促进其有效发展,同时,夹紧定位方案还决定着柔性装配工装技术能否有效实现,对其发展就有较为良好的意义。
1.3 柔性装配工装结构优化设计技术与一般工装相比较,柔性工装的结构较为繁琐,合理的设计工作,不仅可以提升飞机结构的强度,還能增强其刚度与稳定性,使飞机装配工作得以有效完成。
飞机数字化柔性装配关键技术及其发展_邹方

装配测试
1. 自动激光超声检测技术 2. 外形数字化柔性测量技术 3. 数字化检漏技术
1. 激光超声波检测仪 2. 三维光学成像测量系统 3. 便携式计算机辅助红外照相测量系统
可以组成数字化柔性装配系统。 飞机的装配一般分为4个阶段:
装配设计、装配准备、装配进行、装
进入90年代,人们越来越重视飞 中,各主机厂都不同程度地采用了这 2005 年实现每月生产 38 套机翼,在
机的装配技术。最为著名的有欧洲 种技术。
机翼翼盒自动装配研究项目的第二期
JAM(Jigless Aerospace
洛克希德·马丁公司在先进军机 (AWBA II,1998 年启动,为期2年)
M a n u f a c t u r e )、欧洲 A D F A S T 研制中采用了“柔性装配技术”,应 中考虑了多种柔性装配技术,以便降
装配关键特征树
务,尺寸调整复杂困难,严重影响飞 机的交付周期;
(2) 由于飞机的部件与全机身装
产品图
装配后的产品
配的自动化水平低,严重影响了飞机
的有效装配时间和加工质量的一致
性,装配效率低;
(3) 模拟量移形技术协调问题多, 约占整个新机研制技术问题的 80%,
产品零件图
制造后的零件装配 制造
严重影响周期;
2 0 0 6 年第9 期 航空制造技术 31
专 稿 SPECIAL PAPER
用了自动化装配技术,这些工作为我
数字化柔性装配是建立在计算机 完成装配任务,达到优质、高效、低
国开展柔性装配技术的研究提供了一 数字信息处理平台上的融合飞机的全 成本、节省时间。先进的飞机柔性装
定的研究基础。
数字量协调体系,应用计算机信息技 配技术是保证飞机部件和飞机整体性
关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索

关于飞机数字化柔性装配工装技术的探索摘要:本文首先对飞机数字化柔性装配工装技术的特点进行总结,对柔性化装配工装关键技术进行分析,对我国飞机数字化柔性装配的发展要求进行研究,对于减少我国飞机数字化装配技术和国外先进水平的差距,实现飞机研发和制造行业的跨越式发展,具有非常重要的意义。
关键词:飞机数字化柔性装配工装技术1、引言飞机数字化柔性装配工装技术是数字化装配技术的重要内容,已经在国内外航空企业得到广泛应用。
到目前为止,飞机装配工装技术已经经历了许多阶段,从最初的手工装配、半自动化装配、自动化装配,再到现在的柔性装配工装技术。
所谓“柔性装配工装技术”,就是基于产品数字量尺寸的,可以进行重组的模块化,以及自动化的装配工装技术。
一方面可以降低制造成本、缩短周期的同时,也提高了装配生产率。
本文对有关飞机数字化柔性装配工装技术进行分析和探讨,不足之处,敬请指正。
2 飞机数字化柔性装配工装技术的特点飞机数字化柔性装配工装技术的最大特点就是能够在产品数字量尺寸传递系统的基础上,以及配合数字化控制技术和系统,对产品装配等工作进行操作。
除此之外,飞机数字化柔性装配工装技术还克服了传统制造方法中模拟量协调系统的基础上装配工装的技术特点,比如说应用单一、生成周期较长、生成成本较高以及生成配合较为困难等。
还有就是,飞机数字化柔性装配工装技术能够实现和自动化制空设备、铆接设备、机器人等设备进行相互集成,达到柔性化装配精确度更高以及提升装配效率的目的。
3 柔性化装配工装关键技术飞机装配主要有以下四个阶段,为:装配设计、装配准备、装配进行以及装配测试,每一个阶段都有一个关键的技术,依次支撑飞机装配工艺技术,能够实现整个飞机装配高质量的同时,保持高效率。
3.1 定位技术飞机装配中柔性化定位技术的使用,可以在一定程度上减少零件结构发生变化的次数,同时也避免传统刚性定位方法中那种定位应力。
框梁类传统装配定位技术是基于工艺孔或者是结构交点孔进行定位,这种方法的工作量较大,而且生成效率较低。
数字化技术在飞机装配中的运用

(作者单位:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司)数字化技术在飞机装配中的运用◎孙恒飞机制造属于高技术性系统工程项目,技术要求较为严格,生命周期长且资金需求量大,是社会经济发展与进步的关键影响因素,也是国家科技水平的重要体现。
飞机装配时,对各组件的精度及装配的精度均具有较高的要求,当前阶段,计算机信息化系统已逐步应用于飞机装配当中,数字化技术也有一定程度的应用,传统的人工装配模式正在逐步转化为数字化装配,通过全面的数字检测及数字化装配技术,可实现更为精准与高效的飞机装配。
一、当前飞机装配技术的应用现状分析科技创新与发展应用背景下,飞机装配技术也在进行优化发展,越来越多先进的技术及设备应用于飞机装配当中,如激光跟踪仪、数字化检测技术等等,优化了飞机装配效率,提高了装配的精准性,然而数字化技术在飞机装配过程中仍存在一定的不足,具体如下:1.与飞机装配相适应的数字化建设不全面。
目前,飞机装配中仅在部分组件装配过程中实现了数字化技术的应用,但更多装配环节中数字化技术应用率不高,仍然维持以往的装配方式。
这主要是由于一方面,飞机是一个复杂的系统工程,有其内在的逻辑及各类工程难题耦合在一起,另一方面数字化技术在飞机装配中的应用仍处于初期,未能有所突破以满足飞机装配过程中的各项要求,同时解决装配过程中可能出现的各种问题,使得各装配环节均能应用数字化技术开展。
2.开展数字化应用的资金不充足。
飞机作为系统工程,整个生命周期较长,虽然有并行工程、联合开发设计等方法,但在现有已定型并开始批量生产的飞机型号再重新考虑进行数字化装配时,为实现装配精度,设计与优化将存在很大难度,并且为保证数字化技术的应用,将在研发、实验等各个环节投入大量资金,因而难以确保现有的飞机型号装配中能够有效应用数字化技术。
而在飞机型号设计之初就考虑到数字化技术的应用,虽然能一定程度的减少成本,但在型号研制以及适航取证的过程中,仍然将会有大量资金需要投入到比传统的制造方式更多的实验及验证中。
飞机数字化装配柔性工装的低成本化

飞机 数 字 化 装 配柔 性 工 装 的低 成 本 化
王 亮 李 东 升
( 京 航 空 航 天 大 学 机 械 工 程 及 自动 化 学 院 , 京 ,0 1 1 北 北 109)
摘 要 : 字 化 柔 性 工 装 是 现 代 飞机 装 配 中工 装 的 主 要 形 式 。 性 工 装 通 过 其硬 件 系统 和 软件 系 , 数 柔 实现 了 工 装 的
第 4 4卷 增 刊 21 0 2年 4月
南
京
航
空
航 天 大 学 学 报
Vo . 4 No S 1 4 .
Apr 201 . 2
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W a g a g , LiD o gs e g n Li n n hn
Ab t a t Di i l f x b e t o i g i t e ma n s r c u e i o e n a r r f a s m b y Flx b e t o i g s r c : g t l i l o l s h i t u t r n m d r ic a t s e l . e i l o l a e n n a h e e e o s r c i n a t ma ia l y i a d r n o t r .Th h r c e itco l x b e t o i g c iv s r c n t u to u o t l b sh r wa ea d s f wa e c y t e c a a t rs i ffe i l o l n l a s t o e c mp e t u t r n i h rm a u a t rn o tc mp r d t r d t n l o l g e d om r o l x s r c u ea d h g e n f c u i g c s o a e o t a ii a o i 。To m e t o t n e
现代飞机装配技术的发展综述

飞机装配技术大作业现代飞机装配技术的发展姓名:***学号:SZ*******专业:航空工程指导老师:***完成日期:2013-3-25目录摘要 (i)Abstract....................................................... i i 第一章绪论 (1)第二章飞机装配中的协调技术 (3)2.1数字化协调与模拟量协调的概念及对比 (3)2.2国内外关于飞机装配中的协调技术的研究现状 (5)第三章飞机数字化装配 (9)3.1 飞机数字化装配关键技术 (10)3.1.1 飞机数字化装配关键基础技术 (11)3.1.2飞机数字化装配关键应用技术 (17)3.1.3飞机数字化装配技术标准与规范 (19)3.2飞机数字化装配工艺装备 (20)3.2.1组件数字化装配系统 (20)3.2.2部件数字化柔性装配系统 (22)3.2.3飞机总装数字化装配生产线 (23)第四章飞机装配中的数字化测量技术 (24)4.1数字化测量系统的原理 (24)4.2 数字化测量技术的作用和优势分析 (27)4.3 数字化测量技术及系统在装配中的应用分析 (27)4.3.1 数字照相测量系统 (27)4.3.2 室内GPS(iGPS)测量系统 (28)4.3.3 激光跟踪仪测量系统 (30)4.3.4 三维激光扫描测量系统 (31)4.4数字化测量技术的现状和发展趋势 (31)4.4.1基于精密测量的数字化协调技术 (32)4.4.2关键零件质量控制 (33)4.4.3部件装配中的测量技术 (34)4.4.4全机对接中的测量技术 (36)4.4.5移动生产线中的测量技术 (36)第五章飞机装配工艺装备 (39)第六章飞机自动化装配装备 (42)6.1 国外自动化装配技术发展历程 (42)6.2 国外主要的自动化装配设备 (42)6.3 国外主要的自动化装配生产线 (46)第七章结束语 (47)参考文献 (48)摘要在整个飞机制造过程中装配技术是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性集成技术,它在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期。
飞机装配先进定位技术

飞机装配先进定位技术摘要:随着科学技术的迅速发展,信息技术和数字技术在飞机装配中得到了合理利用,飞机装配定位技术也迅速发展。
飞机产品结构复杂、零部件多、协调关系复杂,使得飞机装配占飞机制造的50%至60 %。
飞机装配的位置已经从刚性和手工性转变为柔性和数字化,目前正在使用现代技术进行飞机装配,加强对这一内容的分析是有益的。
关键词:飞机装配;定位技术;先进性前言随着信息技术和信息技术的不断进步,数字技术已成为制造业的重要方向。
由于航运业竞争激烈,飞机的运输能力受到严格要求,交货周期应该缩短。
因此,航空业必须利用现代技术和设备,在一定程度上提高其产品质量,从而缩短制造周期。
飞机是航空领域的重要产品。
今后,飞机制造和安装技术无疑将继续在数字化和计算机化领域发展。
1工艺规划技术与仿真飞机装配时,迫切需要规划装配方法,优化装配系统的布局。
飞机的装配过程包括结构尺寸、装配设备密度、设备类型多样性、占地面积小等特点。
部件装配、人机工程学和其他仿真分析是提高机床组件效率和减少碰撞所必需的。
从而,正确规划飞机装配程序可以有效解决机械设计中的一系列问题,确保飞机装配的质量和效率。
飞机组件的工艺计划和仿真主要包括:(1)为飞机组件创建仿真模型、生成组件命令和优化。
在组件仿真模型中,建立了组件系统布局的性能评价体系。
对于装配方法,在数字量的基础上进行装配协调,为飞机装配系统建立仿真模型,并为飞机生成和优化装配指令。
(2)基于离线仿真分析。
自动机械,如飞机装配中越来越多地使用自动钻孔,需要将工艺信息转换为设备可以识别和执行的指令信息。
基于离线仿真分析的装配配置可以有效地更正装配工艺转换为NC装配命令的过程。
(3)飞机组件的三维可视化创建组件过程的交互式三维可视化环境。
分析产品的可制造性、可行性、可拆卸性和可维护性,生成相应的分析报告和流程文件,为自动钻孔、柔性定位等数字装配工具的应用提供技术支持。
提供。
(4)机器仿真。
机器人仿真是分为手动运动路径和调整姿势的仿真。
现代飞机装配技术_知识要点

现代飞机装配技术知识要点—、绪论1、飞机装配定义:根据尺寸协调原则,将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的装配件或整机的过程。
2、飞机装配发展历程:人工装配、半自动化装配、自动化装配。
3、飞机结构特点:零件多、尺寸人、刚度小、外形复杂、精度要求高。
其装配具有与一般机械产品不同的技术和特点。
4、现代飞机装配技术发展趋势:(1)柔性化:工装和设备适合多种机型或零部件。
(2)自动化:高效自动化装配,具体体现为零部件自动化定位调姿、自动化制孔等。
(3)数字化:高精度数字量传递。
(4)集成化:工艺、工装、设备紧密集成为有机整体。
二、数字化制造1、数字化制造和传统制造的直大区别:(1)改模拟量传递为数字量传递。
(2)把串行工作模式变为并行工作模式。
2、飞机数字化特点:缩短产品研制周期,提高产品质量,降低研制成本。
2、国外飞机数字化技术发展3个历程:4、飞机数字化制造的3个内容:CAD绘图技术、CAD建模技术、MBD技术。
5、数字样机的主要内容:(1)1级数字样机:飞机产品设计从用户的需求开始。
飞机总体设计组经过对飞机的航程、所需燃油、载客量、总体性能及制造成本进行分析后,得出的数据就作为进行初步产品数字建模的依据。
建立飞机总体定义包括飞机的描述文档、三面图、外形气动布局和飞机内部轮廓图(DIP)o(2)2级数字样机:在生产设计数据集发放之前,为工程部门用来进一步进行产品开发,验证设计构型等。
已经用它对飞机结构设计和不同设计组之间的界面进行了协调,零部件外形已经确定下来,但还未进行详细设计。
在这阶段数字化预装配(DPA)的工作进展主要体现在为飞机的可维护性、可靠性、人机工程以及支持装备的兼容性等进行了尽可能的详细设计,但尚未进行详细的装配和安装设计。
工艺装备设计以及描述装配顺序的工艺计划正在进行中。
(3)3级数字样机:这阶段,对详细设计零部件进行完整的数字化预装配,诸如对飞机上的管道系统、控制电缆等制造和安装进行最后计算机描述。
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
飞机装配工装系统构成及工作原理
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构 成
机械定位装置 (1) 骨架
骨架是机械定位装置的基体, 用以固定和支撑定位夹紧元件、 调整机构及锁紧机构,保持各元 件空间位置的准确度及稳定性。
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
柔性工装数控系统
测量命令,测量参数
位姿参数
对接数据处理系统
控制命令,运动参数
定位器信息 运动控制系统信息
对接辅助 测量系统
运动控制系统
测量参数 实测数据
实测数据
基准点搜 索中心 激光跟踪仪
调姿部件
定位器位置 脉冲信号
传感器
脉冲信号
测量点坐标 显示
数据交互
测量命令 测量坐标
发送
获取
测量数据处理 坐标系统一 位姿解算
位姿跟踪测量
测量控制网
TCP/IP 对接数据 处理软件
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
翼身自动对接辅助测量系统
开始
数字模型导入
调姿基准点选取 激光跟踪仪 连接与初始化
激光跟踪仪 否 重新布站
MMT 5.2 装配位姿关系数学描述
2.1 位置和姿态的表示
这些旋转变换可以通过右图推导
Axp Bxp cos Byp sin
A yp Bxp sin Byp cos
Azp Bzp
AAxyppcsions
sin cos
00BBxypp
Azp 0
0 1Bzp
这是绕Z轴的旋转. 其它两轴只要把坐标次序调换可得 上页结果.
AP[px
py
p]T z
空间物体B的方位(Orientation)
可由某个固接于此物体的坐标系{B}
的三个单位主矢量[xB,yB,zB]相对于 参考坐标系A的方向余弦组成的3x3
矩阵描述.
MMT 5.2 装配位姿关系数学描述
2.1 位置和姿态的表示
r11 r12 r13
A B
R
r21
r22
r23
调姿基准点可测 性是否满足
是 公共基准点手动测量
测量坐标系与 全局坐标系统一
调姿基准点测量
部件初始位姿标定
对接数据处理软件
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MMT 5.2 装配位姿关系数学描述
2.1 位置和姿态的表示
1.位置描述 在直角坐标系A中,空间任意一点p的位置(Position)
可用3x1列向量(位置矢量)表示:
2.方位描述
柔性工装
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
柔性工装
保型架 柔性定位器
托架式柔性自 动定位器组
中机身
托架式柔性自 动定位器组
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
飞机装配工装系统构成及工作原理 (1)在柔性工装应用集成管理系统中进行配工艺规划、同时进行装配工艺仿 真 (2)将生成的工装理论驱动数据解析为数控系统动作指令并传递至柔性工 装的数控系统; (3)数控系统根据动作指令计算各定位器轴的调形轨迹,驱动定位器调 形 (4)定位器调形到位后,在线检测系统实时测量定位器位置,并将测量数据传 递至离线编程与仿真管理系统; (5)离线编程与仿理系统将测量数据与理论数据进行比较,检查其是否满足 装配要求,若测量数无法满足装配需求,系统将自动生成优化数据并由数控系统 进一步调形,直到定位器位置精度满足装配要求。
运动控制器
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
翼身自动对接辅助测量系统
对接工程 数据集
STEP / IGES
对接辅助测量软件
翼身自动对接辅助测量系统
数字化测量设备
激光跟踪仪1
激光跟踪仪n
TCP/IP
TCP/IP通讯模块
图形信息交互界面
测量点 点选取
测量点可 测性检查
r31 r32 r33
上述矩阵称为旋转矩阵,它是正交的.即
B AR1B ABT B AB1 若坐标系B可由坐标系A,通过绕A的某一坐标轴获 得,则绕x,y,z三轴的旋转矩阵分别为
10 0
c 0s
c s0
R (x ,) 0 0c s c s R (y ,) 0 s1 0c 0 R (z,) s 0 c 0 1 0
骨架的结构可分为: 框架式、 组合式、整体底座式、分散底座 式。
10
MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配 工装的构成
机械定位装置 (2)定位夹紧元件
定位夹紧元件用于保 证构件在装配过程中的 准确位置。
定位夹紧元件主要包 括:接头类、外形类、 专用元件。
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
柔性工装数控系统
飞机翼身自动对接系统
对接辅助测量系统
对接数据 处理系统
运动控制系统
执行机构
激 光 跟 踪 仪
对接 辅助 测量 软件
定
翼身 调姿 轨迹 规划
翼身 调姿 过程 仿真
位 器 驱 动 逆
解
信 定号 控位监 制器测 器驱、 动反
馈
机 翼 调 姿 机 构
中 机 身 调 姿 机 构
其 它 辅 助 工 装
MMT 第5章 数字化柔性装配工装
本章要点
数字化柔性装配工装的构成 装配位姿关系数学描述 典型的柔性装配工装
1
MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
飞机装配工装的两种结构形式 (1)刚性工装。优点:专用性强、稳定性好,缺点:设计周期长、占地 面积大,结构开敞性差。 (2)柔性工装。优点:具有数字化、模块化、各重构、可重复利用等优 点,缩短了设计周期长、减少了工装数量、提高了工装快速响应产品变化 的能力。缺点:硬件系统、软件系统复杂。
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
刚性工装
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
刚性工装
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
柔性工装
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成
机械定位装置 (3)调整机构
调整机构用于工装本体的每个定位器的位置调整。
工艺接头 伸缩柱
伸缩柱筒 伸缩柱直流 伺服电机
中间层驱动 滑块
中间层滑块直 流伺服电机
底座
底层驱动 底层驱动滑块 滑块 直流伺服电机
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MMT 5.1 数字化柔性装配工装的构成
❖ 数字化柔性装配工装的构成