基于改进雅可比旋量模型的大尺寸薄壁壳体装配偏差分析与调控

大尺寸薄壁壳体尺寸和质量大,容易变形,装配精度要求苛刻。为满足航天器壳体对接装配的高精度需求,需对壳体装配偏差进行主动预测和调控。该文以某大型薄壁壳体为研究对象,采用小位移旋量法对舱段关键特征误差进行表征,得到舱段几何误差的旋量表达式以及旋量参数之间的约束关系,建立了考虑壳体关键特征误差的并联和串联装配链累积路径,并基于雅克比旋量理论对舱段装配偏差进行表征,得到基于改进雅克比旋量的舱段装配偏差传递模型。利用蒙特卡洛模拟方法对改进的雅可比旋量模型的装配阶差合格率进行数值模拟,并与仿真分析结果进行对比,提出一种量化各类误差贡献度的计算方法。以加工总成本最小为优化目标,以各类误差的变化关系和装配阶差要求为约束条件,提出一种考虑误差贡献度的舱段公差优化分配策略。对优化前后的舱段装配成功率和装配阶差合格率进行对比,发现该文方法可使壳体装配阶差合格率由原来的88.12%提高到99.56%。该文提出的研究方法可为设计人员进行主动公差设计提供理论参考。

面向大型客机翼身对接的增强现实跟踪注册方法研究

飞机大部件的装配质量往往对整机的装配质量起决定性作用。随着增强现实技术的发展,可对大部件装配对接过程涉及的多源异构数据以图形或数字形式进行直观展示,辅助工艺人员更好地完成复杂装配任务。为了将虚拟信息叠加到现实世界中,需要对大部件的位姿进行准确定位。然而在实际翼身对接过程中,大部件本身的复杂性以及装配环境的限制导致传统的跟踪注册方法在应对这些挑战时出现定位精度不高、计算效率较低的问题。因此,文中提出了新的跟踪注册方法。首先,基于Unity Perception构建了图像数据集;然后,基于Harris和尺度不变特征变换法(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)实现了特征点识别和模板匹配;最后,基于果蝇优化算法优化了匹配阈值,并通过翼身对接模拟实验平台验证了该方法的有效性,新方法的总误差百分比平均值仅为2.0069%。该方法解决了大部件跟踪注册定位中的关键问题,为增强现实技术在飞机装配领域的进一步应用提供了更为可靠的支持。

卧式加工中心转台回转夹具定位销连线的数学建模及实例应用研究分析

卧式加工中心转台回转夹具的典型结构是通过在卧式加工中心工作台上配置转台、尾座和夹具体,进而构成摇篮式转台,该种方式可以使加工工序集中化,进一步提高零件的加工质量和加工效率。在基于摇篮式转台回转夹具构成型式分析的基础上,以定位销连线为研究对象,通过讨论定位销连线与转台回转轴线及机床坐标系三者之间平行关系的几种情况,进而建立数学模型,并通过实例的方式解决生产过程中遇到的实际问题。

考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法

湿式离合器动密封装配间隙是车辆传动系统中的重要装配要求,直接影响车辆运行性能与行驶安全。为保障实际工况下其装配间隙符合设计要求,基于有限元分析方法与雅可比旋量理论,提出考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法。针对某湿式离合器动密封装配间隙问题,计算转动状态下的最小装配间隙分布区间,并定量分析各载荷变形对装配间隙的贡献度。结果表明:实际运行状态下最小装配间隙分布区间为[-0.022,0.098]mm,与设计要求[0.025,0.207]mm严重不符;采用装配后再对内孔精加工的工艺对贡献度为74.22%的配流套内孔过盈装配变形进行调控后,最小装配间隙分布区间提升至[0.027,0.139]mm,符合设计要求,车辆运行性能得到有效保障。

高精主轴装配工艺设计与测试

主轴单元是数控机床的重要功能部件之一,其装配质量将影响机床的加工精度及稳定性等性能指标。为满足数控机床高精高速的实际需求,降低机床主轴单元的故障率,对主轴运转噪声大、轴承温升过高、切削工件表面有振纹等常见故障现象进行研究。结合上述故障产生的原因,分别对相关装配过程作了梳理和总结,如:影响主轴运转噪声的主轴组件动平衡校核工序;影响轴承温升及切削性能的选择配置主轴轴承等工序。通过对主轴单元的温升测试及抗振性切削测试,从而验证了所述装配工艺的正确性和合理性,具有一定的借鉴价值。

基于PSO-BP模型的差速器装配密封质量预测

为了对林业运材车差速器总成装配密封质量进行事前预测,提高其产品质量及装配合格率,提出一种灰色关联分析算法结合粒子群(PSO)优化BP神经网络的预测模型。将由灰色关联分析算法筛选出影响差速器总成密封质量的关键装配工艺参数作为输入变量,差速器总成泄漏值作为输出变量,创建基于粒子群(PSO)算法优化BP神经网络(PSO-BP)的预测模型,结果表明,由灰色关联分析简化后的PSO-BP预测方法得到的平均相对误差最小为1.18%。在此基础上,应用PyQt5 GUI库开发差速器总成泄漏值预测系统。研究结果可以为差速器总成密封质量预测提供理论依据。

融合改进猎人猎物优化算法与LSTM的电驱动总成腔体密封质量预测

腔体密封不良对电驱动总成的寿命及功能实现具有较大负面影响,针对电驱动总成腔体密封质量合格率低,事后检验繁琐、效率低等实际问题,提出了一种基于改进猎人猎物优化算法(IHPO)与长短期记忆神经网络(LSTM)的电驱动总成腔体密封质量预测模型。首先,采用核主成分分析法(KPCA)对多个腔体密封质量影响因素进行降维处理,再用Cubic混沌映射、折射反向学习和强制切换策略优化猎人猎物优化算法,然后利用改进的猎人猎物优化算法对LSTM模型的参数进行优化,并采用改进HPO-LSTM模型并完成腔体密封质量预测。最后以某装配车间X型电驱动总成为例进行实例验证,结果表明:IHPO-LSTM模型预测结果均方根误差、平均绝对误差、决定系数分别为0.15442%、0.13230%、0.98218,均优于其他模型。

机械装配过程的偏差传递建模理论

研究机械装配偏差传递和累积的规律,建立装配过程状态空间模型。以零件特征面为基本元素,集成三维空间中的位置和质量特征信息,建立面向质量分析的零件模型和零件偏差模型。从偏差传递的角度,把零件装配过程分为两个步骤,提出零件基准偏差和配合基准偏差概念,在建立这两类偏差模型以及单个零件装配模型的基础上,建立整机装配过程的状态空间模型。实例证实该模型在装配质量预测和装配过程偏差分析上的有效性,为基于偏差流的应用研究奠定理论基础。

装配可靠性的模块化故障树建模与多维映射

为了保障装配环节的可靠性,在装配可靠性概念需求分析的基础上,利用"功能—运动—动作"的功能分解原则对产品的装配过程进行结构化分析,建立"元动作"粒度的模块化故障树模型;为了提高分析效率和精度,通过基本事件排序法则和ite结构化分析方法对模块化故障树转化为二元决策图进行优化;针对元动作之间与装配产品的多维映射特点建立多元组进行分析;利用布尔结构函数和映射矩阵对装配可靠性进行分析。以某加工中心的托盘交换架为例,验证了该建模和分析方法的有效性。

基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪漂移补偿

为解决MEMS陀螺仪在测量过程中容易产生漂移的问题,将卡尔曼算法应用于陀螺仪的漂移补偿中。分析了陀螺仪误差源,建立了陀螺仪误差模型,提出了用卡尔曼滤波算法处理陀螺仪零点随机误差的方法,通过运用Allan方差分析法评价了卡尔曼滤波效果;最后,在转速测试平台上进行了陀螺仪测量试验。研究结果表明,通过建立误差模型和采用卡尔曼滤波算法能有效减小陀螺仪测量过程中的漂移。

基于改进PSO的复杂机械产品装配质量在线优化

通过构建面向装配精度的质量控制点公差分配模型,实现了装配过程中不同类型质量控制点间非线性耦合关系的量化表达,揭示装配误差累积规律;利用混沌理论与双阶段变异策略对多目标粒子群算法进行了改进;在装配过程开始前,计算各质量控制点公差初始分配结果,当上游质量控制点根据初始分配结果被实例化后,启动再分配机制,结合实例化数据对公差分配模型再次求解,为后续质量控制点实例化提供决策支持,实现装配质量在线优化和前馈控制;以某型主锥总成装配过程中选垫与主齿螺母拧紧工序为例,验证了理论的有效性和可行性。

基于数据配准的零件精密装配最佳接触状态研究

针对零件表面几何形状误差分布对装配精度的影响与零件装配后配合表面接触状态尚不清楚的问题,提出一种基于数据配准的零件配合表面最佳接触状态确定方法。分析零件表面几何形状误差分布特性,利用数据配准技术提出配合表面接触点确定方法,并采用粒子群优化算法求解最佳接触状态;在此基础上采用小位移旋量表示零件表面的几何形状误差,提出一种基于接触状态的配合误差计算方法,从而实现零件装配精度的初步预测;通过实验验证了所提模型和方法的有效性。研究结果表明:数据配准方法可确定零件装配时的接触点位置和接触状态,预测精密高刚度零件的装配精度;从统计意义上证明,零件的形状误差分布对精密装配的影响不可忽略。

基于配合特征的机械装配自动规划

本文根据机械装配配合特征确定装配操作优先顺序，并设计了相应的算法。提出利用布尔矢量表示装配优先顺序，利用图的拓扑排序实现装配任务的自动规划。

基于示教学习和自适应力控制的机器人装配研究

针对柔性自动化领域的机器人装配问题,对示教学习和自适应力控制等方面进行了研究,对初始位置变化时示教搜孔、插孔时降低接触力矩波动速度和误差的策略进行了归纳,提出了利用示教学习对搜孔轨迹泛化和模糊自适应阻抗控制插孔的方法。首先根据是否与孔产生接触力将示教任务分为两段;接着利用了任务参数化的高斯混合模型(TP-GMM)训练并泛化第一段轨迹;最终和原示教的第二段轨迹组合为新的搜孔轨迹;采用了六自由度阻抗控制使得机器人具有柔顺性,再利用了模糊自适应策略调节阻抗控制中Z轴期望接触力,利用UR机器人对方形孔进行了装配试验验证。研究结果表明:所提出的策略在新的初始位置,仍能绕过障碍物并生成新的搜孔轨迹,无需再次示教;调节期望接触力相比其不变时,绕X轴方向力矩波动速度低,且波动误差减小了30%。

基于PSD的轴系对中测试系统非线性校正方法研究

针对轴系对中测试系统的核心器件—位置敏感探测器(PSD)存在较大非线性误差、PSD输出坐标不能正确反映入射光点实际位置的问题,为提高对中的测试精度,设计了基于PI微位移平台的在线校定装置,提出了基于BP神经网络的非线性校正算法,进行了数据采集和非线性校正实验,并对采集数据和校正后数据分别进行了Matlab仿真分析。研究结果表明,基于BP神经网络的算法实用高效,采用该算法校正后的PSD线性度误差均低于3.9μm,极大地减少了非线性的影响,使得B区的线性度和数据置信度得到了大幅改善,在不增加成本和设备复杂度的前提下,有效提高了整个对中系统的精度。

可靠性驱动的装配工艺方案研究

为了提高产品整机可靠性,将可靠性控制措施引入到装配工艺方案中。由于产品的可靠性主要体现在功能失效上,因此利用结构分析和设计技术(Structured Analysis and Design Technique,SADT)对产品进行功能分析并建立完善的SADT模型,然后采用失效模式与影响分析(Failure Modes and Effects Analysis,FMEA)方法对"元动作"和相应功能需求进行故障分析得到可能的故障模式和故障原因,针对故障原因分析可靠性控制措施,最后,将该分析方法应用到某加工中心分度工作台的装配工艺方案制定的过程中。结果表明,可靠性驱动的装配工艺方案较传统的装配工艺方案具有更强的逻辑性和目的性,对于提高产品可靠性具有重要作用。

装配造型中的模型表示

本文研究装配活动内在的局部性、层次性及其在装配件几何联接图上的表现，引入了同联接图相关的一组概念平表示装配模型。数据结构由三个部分组成，分别表达了零件之间的装配关系，装配关系之间的主从属性和零件的分组与层次性，极大地降低了装配求解的复杂性。

装配工艺文件的自动生成

装配工艺文件是指导装配人员进行现场装配操作的重要依据 ,对产品的最终质量有着非常重要的影响 ,故制作准确详尽的装配工艺文件是装配工艺规划中的一个极其关键的环节。手工制作装配工艺文件的效率低、工作强度大 ,已不能满足广大企业的需求。装配工艺规划后处理器 (PostAssemblyProcessPlanningManager,PAPPM)是一个基于Pro/Engineer软件平台的功能模块 ,它借助计算机辅助手段 ,根据CAD和CAAPP(ComputerAidedAssemblyPro cessPlanning)的设计结果 ,以人机交互为辅、计算机推理为主的方式生成装配工艺文件。本文结合对PAPPM的介绍 ,探讨了装配工艺文件自动生成中的关键技术。

多工步制造过程的变异流研究进展

总结多工步制造过程中变异流理论相关研究的成果。阐述变异流理论研究的起源,并将该理论的发展过程划分为两个阶段:多种技术的探索和发展阶段;统一理论的形成和完善阶段。基于状态空间模型的变异流理论利用状态空间法,把产品的质量特征和过程参数联系起来,以描述质量特征变异在各个工步中的传递过程,该理论能有效解决复杂多工步制造过程的传感器布局、制造质量诊断、制造过程优化等系统设计和制造监控中的质量控制问题。最后,结合变异流研究发展趋势,指出变异流理论有待解决的四个重要问题。

透平膨胀机转子装配精度重复性研究

针对透平膨胀机转子螺纹副连接定心可靠性差、重复性低等问题,从装配结构优化、装配工艺设计、定位导向面抗磨保护等方面进行了研究,设计了合理的导向配合结构、制定了标准化工艺流程,提出了螺纹副连接精密装配重复性保障的解决策略。旨在实现某型膨胀机转子拆装后精度保持的可靠性与重复性,并以此提升该型设备的稳定性。