[發(fā)明專利]基于六軸數(shù)控定位器的飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正方法

有效

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• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103950552A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 畢運波;嚴偉苗;柯映林;屠曉偉;姜麗萍;沈立恒;朱宇;邢宏文;周慶慧
• 申請（專利權）人: 浙江大學;上海飛機制造有限公司
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司 33224
• 代理人: 唐柏松

技術領域

本發(fā)明涉及飛機裝配技術領域，尤其涉及一種基于六軸數(shù)控定位器的飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正方法。

背景技術

飛機裝配作為飛機制造環(huán)節(jié)中極其重要的一環(huán)，在很大程度上決定了飛機的最終質量、制造成本和交貨周期，是整個飛機制造過程中的關鍵和核心技術。大型飛機一般由多個機身段對接裝配而成，而各個機身段又由若干壁板組裝拼接而成。壁板作為現(xiàn)代大型飛機的重要組件之一，既是構成飛機氣動外形的重要組成部分，同時也是機身、機翼等的主要承力構件。壁板裝配是將蒙皮、長桁、隔框、角片等薄壁類零件按照設計和技術要求進行定位、制孔并通過以鉚接為主的手段進行連接而成，是飛機裝配中極為重要的環(huán)節(jié)，但零件特性和裝配方式往往造成其自身剛度、強度相對不足。

雖然航空制造企業(yè)正逐步采用整體壁板代替組裝壁板，減少壁板所含零件數(shù)量，降低壁板整體重量，并在一定程度上提高了壁板的強度和剛度，提升了氣動表面與外形的裝配質量，但由于大型飛機壁板表面輪廓為復雜的空間自由曲面，面積較大，在裝配過程中不利于承受集中載荷，同時加上定位誤差、制孔、鉚接、插螺栓、強迫裝配以及自身重量、殘余應力等實際裝配因素的影響，往往導致壁板局部剛度過低，變形量超過容差范圍，造成部件間交點不協(xié)調，使飛機最終的實際裝配外形與理論外形存在較大偏差，影響整機的氣動外形，并對后續(xù)工序產(chǎn)生不良影響。

雖然我國航空制造企業(yè)多通過繃帶等工具進行強迫裝配，或增加修配和精加工等工序的方式進行補救，達到總體精度要求，但這樣勢必會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，延長飛機的裝配周期。因此，在大型飛機壁板裝配過程中如何有效控制和減小壁板裝配變形是目前我國航空工業(yè)亟需解決和攻克的重要技術難題之一。

發(fā)明內容

針對當前大型飛機壁板在裝配中存在的變形問題，本發(fā)明提供了一種基于六軸數(shù)控定位器的飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正方法。

一種基于六軸數(shù)控定位器的飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正方法，包括：

(1)在飛機壁板各個隔框上均勻布置若干個檢測點；

(2)根據(jù)六軸數(shù)控定位器的數(shù)量、以及各個六軸數(shù)控定位器在X、Y、Z方向的移動量閾值和轉動量閾值確定正交表，正交表的每一行表示六軸數(shù)控定位器的平移量和轉動量；

(3)將所述正交表中的每一行數(shù)據(jù)作為載荷樣本，將各個載荷樣本加載至飛機壁板的理論有限元模型，獲得各個載荷樣本作用下飛機壁板變形有限元模型；

(4)針對任意一個載荷樣本，利用對應的變形有限元模型計算當前載荷樣本作用下各個檢測點的位置誤差和各個工藝球頭球心的位置及轉動誤差；

(5)根據(jù)所有載荷樣本作用下，各個檢測點的位置誤差和各個工藝球頭球心的位置及轉動誤差，采用偏最小二乘回歸反演建模方法，建立飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正模型；

(6)獲取各個檢測點的實際位置誤差，并將各個檢測點的實際位置誤差代入所述的數(shù)字化校正模型，計算得到各個六軸數(shù)控定位器的校形數(shù)據(jù)；

(7)根據(jù)所述的校形數(shù)據(jù)，對六軸數(shù)控定位器運動進行位置調整，完成大型飛機壁板的裝配變形校正。

所述步驟(1)中的布置檢測點時避免所有檢測點位于同一直線上，盡量保證面分布。本發(fā)明中在飛機壁板的每個隔框上提取相同數(shù)量的檢測點。本發(fā)明中檢測點的個數(shù)為10～40。

根據(jù)六軸數(shù)控定位器的數(shù)量、以及各個六軸數(shù)控定位器在在X、Y、Z方向的移動量閾值和轉動量閾值確定正交表，正交表的每一行表示各個六軸數(shù)控定位器的平移量和轉動量；

所述步驟(2)中各個六軸數(shù)控定位器在在X、Y、Z方向的移動量閾值和轉動量閾值取決于六軸數(shù)控定位器本身，各個六軸數(shù)控定位器的移動量閾值和轉動量閾值在制作后就已經(jīng)固定。根據(jù)各個六軸數(shù)控定位器的個數(shù)查表確定合適大小的正交表(正交表的列數(shù)和行數(shù))。行數(shù)就是仿真試驗樣本數(shù)，直接取決于六軸數(shù)控定位器的個數(shù)。對于列數(shù)，對于六軸數(shù)控定位器，每個六軸數(shù)控定位器具有6個自由度，因此需要保證正交表的列數(shù)大于或等于6w，w為六軸數(shù)控定位器的個數(shù)。

本發(fā)明的數(shù)字化校正方法中，針對當前大型飛機壁板在裝配中存在的變形問題，通過建立六軸數(shù)控定位器運動參數(shù)(位置及轉動誤差)和檢測點的位置誤差數(shù)據(jù)之間的反演計算得到數(shù)字化校正模型，實現(xiàn)了大型飛機壁板裝配變形的數(shù)字化校正，不僅有效降低了大型飛機壁板因裝配變形引起的裝配應力，同時保證了機身段裝配中各個壁板的高效、高精度調姿和對接，最終提升了飛機大部件的裝配質量。

所述步驟(3)包括以下步驟：

(3-1)從理論有限元模型獲取工藝球頭的球心和各個檢測點的理論坐標；