飛機數(shù)字化裝配技術及裝備

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2飛機結構裝配技術2
1.2.1裝配對象分析2
1.2.2裝配工藝流程4
1.3飛機結構裝配中的關鍵問題5
1.3.1柔性定位5
1.3.2位姿協(xié)調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11
1.4.1傳統(tǒng)模擬量協(xié)調裝配技術11
1.4.2數(shù)字化預裝配技術15
1.4.3數(shù)字化測量技術15
1.4.4柔性定位技術16
1.4.5自動鉆鉚技術18
1.4.6移動式總裝配生產線技術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本書總體框架與內容27
參考文獻28
第2章飛機數(shù)字化裝配測量技術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飛機裝配測量場構建與使用34
2.2.3飛機裝配測量場的作用35
2.3轉站測量技術36
2.3.1ERS點理論值標定36
2.3.2轉站測量原理37
2.3.3轉站測量算法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點布局對轉站精度的影響59
2.5.3ERS點布局相對于裝配坐標系的位置和姿態(tài)對轉站精度的影響64
2.5.4ERS點布局設計原則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)結構類型75
3.1.3位姿調整特性及其描述78
3.2定位系統(tǒng)運動學和動力學80
3.2.1定位系統(tǒng)運動學80
3.2.2定位系統(tǒng)動力學83
3.3定位系統(tǒng)內力分析92
3.3.1同步誤差引起的內力93
3.3.2定位誤差引起的內力94
3.3.3內力消除及控制方法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111
4.1概述111
4.2支撐點布局設計112
4.2.1組件支撐點布局設計112
4.2.2大部件支撐點布局設計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)調計算方法141
4.4調姿路徑軌跡規(guī)劃144
4.4.1運動學分析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測及控制方法154
4.5.1變形預測與校正建模154
4.5.2變形預測與校正實例157
參考文獻161
第5章數(shù)字化定位系統(tǒng)設計163
5.1三坐標數(shù)控定位器163
5.1.1定位器結構設計163
5.1.2定位器運動學模型164
5.1.3定位器精度設計166
5.1.4定位器部件剛度配置方法174
5.2自適應入位176
5.2.1自適應入位機構176
5.2.2鎖緊力分析177
5.2.3球窩磨損分析180
5.2.4自適應入位算法185
5.3數(shù)字化定位控制系統(tǒng)設計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)調運動控制技術189
5.3.3冗余驅動多軸協(xié)同運動控制系統(tǒng)191
5.3.4控制系統(tǒng)安全性、可靠性設計195
參考文獻198
第6章大型飛機結構裝配變形分析及控制200
6.1大型飛機結構裝配變形分析200
6.2大型飛機結構裝配偏差分析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)調控制213
6.3大型飛機多體復雜結構裝配系統(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基于自適應工裝設計的熱變形釋放方法222
6.3.4產品熱變形自適應工裝設計原理222
參考文獻236
第7章自動化制孔技術及裝備237
7.1概述237
7.2制孔系統(tǒng)坐標系238
7.2.1刀具坐標系238
7.2.2相機坐標系239
7.2.3手眼關系標定流程242
7.2.4位移傳感器坐標系242
7.2.5設備基坐標系244
7.3自動化制孔精度保障技術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自動化制孔裝備結構組成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289
8.1概述289
8.2機器人鏜孔系統(tǒng)290
8.2.1系統(tǒng)結構290
8.2.2加工工藝流程292
8.2.3坐標系構建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298
8.3.3機器人位姿優(yōu)化方法301
8.3.4應用實例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面向對象的位姿誤差補償314
8.4.4面向對象的位姿誤差補償方法的應用317
8.5機器人鏜孔動力學建模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323
8.5.5機器人鏜孔動力學模型326
8.5.6應用實例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應用實例346
參考文獻353
第9章自動化鉆鉚技術及系統(tǒng)356
9.1概述356
9.2臥式鉆鉚機系統(tǒng)358
9.3臥式鉆鉚機運動學建模與分析360
9.3.1雙五軸機構關聯(lián)運動學建模360
9.3.2基于位姿協(xié)調的運動學參數(shù)聯(lián)合標定367
9.4臥式鉆鉚機結構剛度分析與優(yōu)化377
9.4.1關鍵結構設計及剛度優(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)設計391
9.5.1壓鉚單元設計391
9.5.2壓腳時間*優(yōu)控制系統(tǒng)設計393
9.5.3壓鉚過程力平衡控制系統(tǒng)設計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調姿對接控制軟件設計442
10.4.1模塊劃分442
10.4.2功能模塊設計444
10.5離線編程與仿真軟件設計451
10.5.1操作模塊劃分452
10.5.2操作模塊設計452
10.6自動化制孔控制軟件設計455
10.6.1基于MPI的軟件開發(fā)技術455
10.6.2功能模塊設計458
10.6.3操作流程模塊設計462
10.7工藝集成管理軟件設計463
10.7.1功能模塊劃分464
10.7.2功能模塊設計464
10.8基于數(shù)據(jù)和任務驅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)任務集成480
10.9飛機數(shù)字化裝配系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成技術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)多重結構定義486
10.9.3多重結構數(shù)據(jù)的關系模型488
參考文獻491
第11章飛機數(shù)字化裝配典型應用系統(tǒng)493
11.1組件裝配典型應用系統(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飛機總裝配生產線典型應用511
11.4.1某型飛機脈動式總裝配生產線511
11.4.2大型運輸機脈動式總裝配生產線512