[發(fā)明專利]一種飛機(jī)薄壁件自動(dòng)鉆鉚多姿態(tài)變形建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410431457.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104200092B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧鵠;張開富;李明慧;李曉閣;蘭弻;程暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海飛機(jī)制造有限公司;中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 鄭立柱,徐年康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛機(jī)薄壁件自動(dòng)鉆鉚變形建模方法，主要是針對(duì)飛機(jī)薄壁件在自動(dòng)鉆鉚過程中多個(gè)姿態(tài)下求解薄壁件變形的建模方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)鉆鉚技術(shù)是目前飛機(jī)裝配線上的先進(jìn)技術(shù)之一，可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)薄壁件的自動(dòng)鉆鉚。自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)主要由自動(dòng)鉆鉚機(jī)和相配的托架組成。自動(dòng)鉆鉚過程中要求鉆頭或鉚釘與鉆鉚點(diǎn)的法線重合，因此需要計(jì)算托架和薄壁件的變形量并進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)中圍框質(zhì)量大且跨度較長，造成飛機(jī)薄壁件在還沒有上架之前就因自重而產(chǎn)生較大的變形撓度，給鉆鉚點(diǎn)的法向找尋帶來一定的困難。同時(shí)，由于托板的數(shù)量及分布間距受鉆鉚空間和鉆鉚效益的限制，相鄰?fù)邪逯g必須存在一定的間距。實(shí)際鉆鉚過程中飛機(jī)壁板多為大型薄壁件，薄壁件安裝在托板上會(huì)因?yàn)樽灾囟斐上鄳?yīng)的變形，同時(shí)自動(dòng)鉆鉚過程中托架的多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)讓薄壁件的變形也具有了動(dòng)態(tài)多樣性。

目前，較多的研究主要集中在自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)中托架圍框的截面優(yōu)化、托架自重在自動(dòng)鉆鉚狀態(tài)下的變形量計(jì)算及補(bǔ)償方面。文獻(xiàn)“自動(dòng)鉆鉚托架圍框橫梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)”(《機(jī)械制造》，2010年08期)對(duì)自動(dòng)鉆鉚托架的圍框橫梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使托架在滿足剛度和強(qiáng)度的要求下，盡可能輕巧，為設(shè)計(jì)、制造圍框提供了較好的依據(jù)。文獻(xiàn)“基于CATIA V5的自動(dòng)鉆鉚機(jī)托架變形研究”(《航空制造技術(shù)》，2008年16期)，研發(fā)了基于CATIA V5的托架變形補(bǔ)償技術(shù)及變形模擬系統(tǒng)，進(jìn)一步研究了托架變形。目前，對(duì)于薄壁件上架定位、夾緊后因自重引起的變形研究較少，給自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)的鉆鉚精度帶來一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了計(jì)算薄壁件上架定位夾緊后因自重引起的變形量并驗(yàn)證托板布局的合理性，本發(fā)明公開了一種飛機(jī)薄壁件自動(dòng)鉆鉚多姿態(tài)變形建模方法。該方法包括如下步驟：

1)將托板支撐壁板簡化為連續(xù)梁受多個(gè)支承座支承的模型，計(jì)算各托板的支撐力和彎矩；

2)利用各個(gè)托板位置確定的邊界條件，結(jié)合殼體理論計(jì)算壁板的變形量。

本發(fā)明的有益效果是：利用理論模型求解飛機(jī)薄壁件在自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)中定位、夾緊后各個(gè)托板的受力。為托板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、數(shù)目以及在托架上的分布提供一定的依據(jù)。同時(shí)，計(jì)算托板間距已知的情況下薄壁件的變形量，通過控制最大的變形量來進(jìn)一步驗(yàn)證托板數(shù)量和分布是否合理。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)簡化示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的薄壁件上架后薄壁件與托板相對(duì)位置及薄壁件分區(qū)圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的薄壁件與托板簡化模型圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的中間托板及相鄰兩跨薄壁件受力圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的中壁板分區(qū)及受力圖；以及

圖7為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的飛機(jī)薄壁件的變形量建模方法的流程框圖。

具體實(shí)施方式

在以下的實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，參照構(gòu)成該描述的一部分的附圖進(jìn)行說明。附圖以示例的方式展示出特定的實(shí)施方式，本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)在這些實(shí)施方式中。所示出的實(shí)施方式不是為了窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施方式。可以理解，其他的實(shí)施方式可以被利用，結(jié)構(gòu)性或邏輯性的改變能夠在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下被做出。

為了研究薄壁件上架后在自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)多個(gè)姿態(tài)下的變形，本發(fā)明提供了一種飛機(jī)薄壁件自動(dòng)鉆鉚多姿態(tài)變形建模方法。前提假設(shè)托架的變形量在水平狀態(tài)已經(jīng)通過調(diào)節(jié)托板的位置得到補(bǔ)償。考慮薄壁件上架后在自動(dòng)鉆鉚多姿態(tài)下其自重和托板分布引起薄壁件的動(dòng)態(tài)變形，建立自動(dòng)鉆鉚多姿態(tài)下各個(gè)托板的受力以及薄壁件變形的建模方法。

如圖1所示，自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)10主要由自動(dòng)鉆鉚機(jī)100和相配的托架200組成。其中，托架200由端梁202與橫梁204焊接而成的圍框206、定位夾緊薄壁件的托板208和固定連接在圍框206的兩根橫梁204上用于為托板208及附件提供支承作用的角板210組成。自動(dòng)鉆鉚過程中要求鉆頭或鉚釘與鉆鉚點(diǎn)的法線重合，因此需要計(jì)算托架200和薄壁件的變形量并進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。如前所述，自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)中圍框206質(zhì)量大且跨度較長，造成飛機(jī)薄壁件在還沒有上架之前就因自重而產(chǎn)生較大的變形撓度，給鉆鉚點(diǎn)的法向找尋帶來一定的困難。

下面，詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明的建模方法。