飞机装配自动钻铆技术研究现状与展望

飞机装配中壁板铆接质量直接影响结构强度和疲劳寿命,而自动钻铆技术与装备是保障飞机壁板装配质量和连接可靠性的最主要技术途径。从自动化钻铆系统的组成出发,介绍自动化钻铆技术的最新进展,对比分析国内外代表性自动钻铆设备的现状,详细论述自动化钻铆的关键技术,为国内自动钻铆技术的发展提供参考,最后总结了自动化钻铆技术的发展趋势。

煤层气水平井高效钻进关键技术研究——以山西沁水盆地某煤层气区块为例

为提高煤层气资源开发利用效率,针对常规远端伽马和EMWD仪器判层不及时,薄煤层分辨率低,井眼轨迹易出层等难题,提出一种基于近钻头地质导向的高效钻进技术。以山西省沁水盆地某煤层气区块为工程实例,对区块内布置的多口水平井施工情况、应用特点及效果等进行阐述,总结出一套可推广、可复制的煤层气水平井高效钻进技术工艺,包括采用柔性钻具组合、选择合理钻进参数、结合井眼轨迹精细化控制技术等,为煤层气高效开发利用提供技术参考。

三维数字量传递协调的测量辅助装配在自动化柔性工装中的应用

本文论述了基于三维数字量传递协调的测量辅助装配(MAA)技术在飞机自动化柔性装配对接工装中的应用及实践方法,结合数字化测量设备与柔性装配对接工装的形式,提出了一种集成了激光跟踪测量系统、CAN总线运动控制和三维可视化装配运动仿真的装配现场工艺协调方法,研究了激光跟踪测量与柔性装配相结合的作用与优势,搭建了基于CAN总线模式的运动控制系统平台,建立了测量与控制系统上位机之间的通信,阐述了MAA及其各关键子系统的关键技术,完善了飞机装配过程中的数字化检测技术路线,为建立基于全三维信息模型数字化装配对接技术提供了参考。

飞机装配数控柔性多点工装技术及应用

型架是飞机装配的重要工艺装备,为了改变传统飞机装配中一个壁板组件对应一个刚性型架的"一对一"装配模式,减少工装数量,实现数字化柔性装配,提出了一种"卡板定位支点可重构"的数控柔性多点型架的新方法.详细介绍了其基本原理及设计关键技术,利用现场总线技术实现了卡板定位支点的数控调形重构,基于CATIA软件二次开发技术开发了调形计算软件,实现了数控柔性多点型架应用过程中调形数据的全数字量传递.应用表明数控型架运行稳定、可靠,满足精度要求,实现了飞机装配工装的数字化和柔性化,对飞机数字化装配柔性工装技术的研究具有重要意义.

大型飞机部件数字化对接装配技术研究

为克服大型飞机部件对接装配的困难,提出了一种集成多项先进数字化技术的柔性装配技术体系。分析并阐述了该体系概念和结构组成,建立了用于部段对接装配的柔性装配工作站原型。归纳和阐述了四项主要支撑技术。其中,装配过程仿真技术是以数字样机为基础的,并说明了其在飞机部段对接中的应用特点和存在的难点。提出了数字化标准工装新概念,纠正了传统实体标工的缺点。对机械随动定位装置的样式、功能及其两类控制软件进行了说明。最后,说明了激光跟踪测量技术在对接装配中的作用、原理和测量方法。

飞机部件级的数字化柔性工装设计

基于对数字化柔性装配技术的深入分析,结合数字化测量和误差补偿方法、工装模块化设计等,针对某型号飞机前襟翼装配,设计一套数字化柔性装配系统,该系统可以实现内外前襟及其左右对称件4个部件的数字化装配,为提高飞机前襟翼的装配质量稳定性和装配效率,缩短生产准备周期提供了保障,同时为飞机部件级数字化柔性工装设计提供了一个范例。

未来飞机装配工厂的典型场景

随着数字化技术、机器人技术、工装技术和测量技术的飞速发展,我们已经可以窥见未来飞机装配工厂的一些雏形。未来飞机装配工厂中应该能够看到这样一组场景:机器人总动员、全民公转、乐高大电影、脉动时空、激光大世界、无人之境。到那时,飞机装配工厂本身就可以称为一座航空主题乐园,向人们展示航空科技的无限魅力。

大型飞机数字化装配技术研究

针对大型飞机装配工作的高复杂性和高精度,综合国外航空制造业的先进装配技术,概括了数字化装配技术的内涵。对数字化装配技术作了深入研究,包括数字化装配工艺技术、数字化柔性装配工装技术、光学测量与补偿技术等。在数字化装配技术的应用方面,组建了针对大型飞机机身壁板零件的数字化装配系统平台,并且分析了该平台在飞机零部件装配应用中的特点。飞机数字化装配技术的研究应用,将大幅度降低工装成本,缩短装配周期,提高我国的飞机装配技术水平。

飞机数字化柔性装配技术研究

数字化柔性装配技术已成为21世纪国内外航空企业重点发展的技术手段。中国传统飞机装配制造水平低,束缚着航空工业的快速发展,总结目前国内飞机制造生产模式的弊端和国外先进数字化柔性装配技术,介绍基于数字化的定位、制孔、检测、仿真等柔性装配关键技术,指出实现中国飞机数字化柔性装配的发展要求。

虚拟装配技术及其应用

系统介绍了虚拟装配技术在装配工艺规划、装配精度预分析、管路与线缆装配、装配体物性建模、装配过程仿真和装配现场管理等方面的应用和发展,提出并论述了虚拟装配工艺规划的实现方法、虚拟环境下的线缆和管路的离散控制点建模及动态布局技术、虚拟环境下的带公差的产品建模方法和装配精度预分析等技术。指出虚拟装配技术能充分利用人的经验和感知,对减少武器装备的实物试装工作量,提高产品一次性装配成功率和提高装配现场的现代化管理水平具有重要意义。

基于OPC的飞机数字化柔性装配语言系统

为实现飞机数字化柔性装配工装的计算机控制,通过基于OPC通信技术实现了面向数字化柔性工装的编程语言系统,该语言系统通过装配系统监控状态、装配工艺编辑状态以及装配工艺执行状态等三个状态实现工装系统的数字化柔性计算机控制。最后通过本语言系统构建安装于某型飞机的壁板组件装配预定位工装的软件平台,实现了该工装的状态监控、运动控制以及工艺编辑与控制。

可移动柔性工装对接稳定性研究

随着航空工业的快速发展,传统飞机工装已经不足以满足实际生产过程中的需要。因此,为提高生产效率,实现智能化装配过程,数字化柔性工装成为飞机工装制造的主流发展方向。通过对工装本身设计特点所需体现的关键测量特性进行控制,结合数字化测量设备坐标系建立与拟合的原理,完成可移动柔性工装在移动过程中的对接稳定性研究,进而提高飞机的测量精度和装配效率。

柔性接头研制与应用

柔性接头是最新研制的一种钻井井下工具。文中介绍了柔性接头的结构、技术规范和性能特点，建立了以其组合的新型防斜钻具组合力学分析模型，分析了工具于井下的受力状态。在大庆油田易斜区快速防斜钻井现场试验表明，柔性接头的结构简单，钻压和扭矩传递机构设计合理，高压动密封性能良好。以其组合的新型防斜钻具组合，在大倾角硬地层深探井和调整井钻井区块使用，防斜效果明显，机械钻速高。柔性接头的研制成功为易斜区快速防斜钻井提供了一种新的钻具组合类型。该柔性接头已申报国家实用新型专利。

断路器柔性装配数字孪生机器人及其运动控制

针对断路器柔性装配生产线中的柔性装配单元机器人,结合数字孪生技术,提出一种支持机器人运动规划和控制的柔性装配机器人数字孪生框架。面向柔性装配机器人单元,结合实际制造工艺及过程,对物理实体对象进行了数字三维建模,同时建立了相应的柔性机器人动力学运动控制数学模型,将柔性机器人动力学模型应用于数字三维场景,通过数据交互链接物理实体单元与数字孪生单元,对孪生柔性机器人在运动姿态、制造工艺等数据上进行实时更新,从而保证数字孪生体的实时同步与忠实映射。以实例介绍了该数字孪生框架的实现与验证过程。

飞机确定性装配技术及应用

确定性装配采用零件间特征自定位的方式,减少专用型架和夹具的使用,避免加垫、修配和配钻工作,逐渐被应用于飞机装配中。随着飞机复合材料整体构件的广泛应用,全尺寸确定性装配技术得到进一步发展和试验应用。本文综述了飞机确定性装配技术的国外应用发展和国内研究应用现状;总结了飞机确定性装配所需的关键技术,包括基于模型定义(Model-based definition,MBD)的智能加工技术、基于数字孪生的装配工艺优化、偏差估计与统计分析及智能化柔性工装技术;最后,针对型号飞机复合材料壁板装配,提出了全尺寸确定性装配的技术方案。

断路器柔性装配车间数字孪生系统设计

为优化断路器装配车间的产线结构和作业方法,结合数字孪生技术,提出一种基于多机器人运动控制的断路器柔性自动化车间装配方案。面向自动化装配单元,结合工业机器人的柔性装配工艺及方法,对实体装配车间进行全物理属性的数字化建模,同时建立多机器人的运动学控制模型,将机器人的三维运动模型应用于虚拟孪生场景。通过数据的交互传递,实现物理单元与虚拟单元的实时链接,将车间机器人的运动轨迹、装配状态、作业运送流程等数据信息进行实时显示,从而实现断路器柔性装配数字孪生系统的搭建与同步映射。实验结果证明,所提方案对实现断路器柔性装配有显著效果。

国内外航空发动机数字化柔性工装研究

现代航空发动机的复杂性以及精密性使得航空发动机的装配工作变得日趋复杂,在高装配效率、高装配质量及低装配成本等要求下航空发动机数字化柔性装配的概念应运而生。针对国内外航空发动机典型的数字化柔性工装进行分析和总结,并着重对近几年国内科研人员在航空发动机装配数字化柔性工装方面所做的研究进行总结,在此基础上对航空发动机数字化柔性工装中所涉及的关键技术进行了分析研究。

前机身柔性双工位总装型架装配技术研究

论述新型前机身柔性双工位总装型架的结构特点及数字化装配协调方法,如大型组合基础框架的基准转换与合并、增强标准化模块接口的定位刚度及重复定位精度的协调方法,并对新型连杆交点锁紧定位模块的无应力安装调整方法进行论述。

飞机大部件数字化装配柔性工装控制系统设计

针对飞机数字化装配过程中对于大尺寸部件的装配需求,设计并制造了一台工装设备。对数字化装配控制系统的硬件组成以及控制系统软件的功能、结构进行了说明,并着重论述了大跨度横梁结构下同步驱动、同步回参考点等关键技术。

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析、地层力的计算及井壁变形影响分析，提出了钻具结构集度的概念和计算方法；在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了井眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术。经现场应用，收效显著。