[發明專利]一種大型復雜結構件裝配方法

在審

• 申請號: 202011272240.9
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112270057A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 高瑞;杜劭峰;馬濤;班永華;楊羲昊;武榮國;張磊;裴雨霞
• 申請（專利權）人: 內蒙古第一機械集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明涉及一種大型復雜結構件裝配方法。該裝配方法的具體步驟如下：步驟1：構建大型復雜結構件裝配資源庫；裝配資源庫包括零件模型數據庫和結構件庫；步驟2：匹配分析，對應結構尺寸逐一進行比對，不合格進行更換批次零件重復步驟2，直至匹配合格；步驟3：虛擬拼裝，產生干涉，更換零件，先讀取沒有用過的數據，若現有數據都不符合條件，再去測量新的數據；步驟4：對虛擬拼裝結果分析并進行虛擬裝配，判斷零件與零件之間的間隙是否滿足裝配公差，若符合，則進行虛擬裝配；步驟5：輸出結果，輸出結果包括裝配順序、裝配間隙，裝配約束關系和裝配公差。本發明解決了裝配現場配切、加墊重復返工等問題，有效提高裝配一次成功率。

技術領域

本發明屬于機械裝配技術領域，具體涉及一種大型復雜結構件裝配方法。

背景技術

現有的大型復雜結構件(大于4米，2.5米，0.8米)裝配一直沿用專用裝配臺定位、劃線測量、人工調整的方法。對于干涉部位采用手工配切、修整，切口尺寸精度低、質量差，間隙過大的地方還需進行加墊，導致裝配時存在一些返工現象，重復加工、試裝配，不能一次裝配合格。裝配過程控制與測量均依賴樣板及人工，而且裝配臺不具備外形尺寸測量精確功能，尺寸精度檢測主要采用鋼板尺、樣板、高度尺等測量工具，檢測精度低，無法實現零件定位精度及尺寸精度的精確測量，且測量數據不能支撐裝配過程動態實時調整。究其原因是缺少快速、可靠的裝配方式和工具支撐，導致在裝焊前對零件的尺寸不了解，只能在裝焊過程中發現干涉及間隙過大問題，再采取相應的解決措施，而且大型結構件的焊接質量也未能進行有效評估，很難通過長時間、多臺份的數據積累獲得焊接質量提升的途徑。之前的虛擬裝配仿真大多是在模型設計修改之后進行裝配仿真，該過程缺少了公差信息、材料信息等裝配過程比較重要的技術參數，雖然在一定程度上能對裝配體進行仿真，但是仿真過程與實際工程的裝配過程相差較大，并不能很準確地模擬實際裝配過程。與航空航天大部件裝配過程相比，大型結構件裝焊是由多個零(部)件按照一定的裝配順序及要求在統一的平臺上完成整體裝配，與飛機大部件裝配過程差別較大，主要體現在裝配零部件數量較多，定位關系復雜，既有零件與零件之間的定位，又有零件與工裝之間的定位，完成結構裝配后需要進行定位焊。因此，大型結構件裝配工藝不能完全照搬航空航天的大部件裝配模式，而是要充分借鑒其數字化、自動化及裝配過程動態測量實時調整等先進技術，實現基于數字化大型復雜結構件精準裝焊。

發明內容

本發明提出一種大型復雜結構件裝配方法，解決了裝配現場配切、加墊重復返工等問題，有效提高裝配一次成功率。

本發明的技術方案是，一種大型復雜結構件裝配方法具體步驟如下：

步驟1：構建大型復雜結構件裝配資源庫；裝配資源庫包括零件模型數據庫和結構件庫，

首先通過激光測量系統中的激光三維掃描儀獲取待組裝的多批次零件或部件以及裝配工夾具的三維模型，并存儲在零件模型數據庫，然后獲取并存儲來自于光筆測量系統的結構件外形尺寸數據、裝配公差、裝配序列和裝配路徑，并根據最終仿真分析報告進行實時更新；

步驟2：匹配分析

從裝配資源庫中讀取設計數據、裝配公差，同時獲取測量數據，將測量結構件尺寸數據與零件設計數據進行匹配分析，即對應結構尺寸逐一進行比對，如果差值在裝配公差范圍內，則為零件合格，合格則進行下一步模擬拼裝，否則進行更換批次零件重復步驟2，直至匹配合格；

步驟3：虛擬拼裝

從裝配資源庫中讀取可裝配零件部件三維模型、裝配序列和裝配路徑，并將零部件三維模型按照裝配序列和裝配路徑進行虛擬拼裝，如果裝配中產生干涉，則更換零件，更換零件時，先讀取裝配資源庫中實測數據列表中沒有用過的數據，若現有的實測數據都不符合條件，再去測量新的數據，直至達到裝配要求；

步驟4：對虛擬拼裝結果分析并進行虛擬裝配