飞机壁板类柔性部件的装配偏差分析与预测

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870515-S218学科分类号：082503硕士学位论文飞机壁板类柔性部件的装配偏差分析与预测研究生姓名孙辉鹏学科、专业航空宇航制造工程研究方向CAD/CAM指导教师谭昌柏副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringAssemblyVariationAnalysisandPredictionofFlexiblePartsofAero

2、nauticalPanelsAThesisinManufacturingEngineeringofAeronauticsandAstronauticsbySunHuipengAdvisedbyAssociateProf.TanChangbaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015在此特别感谢国家自然科学基金(51275236)资助。承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外

3、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要飞机结构复杂，零件种类及数量众多，包含大量由钣金件构成的柔性薄壁类结构。为保证气动外形准确度，这类柔性件在制造装配过程中需要使用大量专用装配型架等工艺装备。由于零件制造误差、装配夹具定位偏差等的存在，柔性件在装配过程中受复杂的装配力作用，不可避免的产生装配变形和偏差，严重影响飞机的

4、制造质量及产品性能。针对已有的研究对飞机装配工艺的适应性不强，本文以飞机壁板件这类典型薄壁类结构为研究对象，深入剖析其装配夹具定位偏差和装配偏差的形成机理，建立夹具定位偏差和装配偏差的分析模型，主要研究内容及成果如下：梳理了飞机壁板件的典型结构及其装配工艺。介绍了装配偏差分析方法，包括装配偏差分析模型以及求解方法，对刚体假设、柔性假设下的装配偏差模型的适用范围及其建模方法作了总结，同时对模型的求解方法进行了分类讨论，对每类方法的优缺点进行了说明。在此基础上，提出了飞机壁板件装配偏差分析的技术路线。提出了基于受力状态分析的卡板工作型面定位偏差模型及其统计分析方法。在对卡板安装定位特点分析

5、的基础上，考虑了卡板装配中的受力状态，基于确定性定位方法提出了由卡板安装定位偏差导致的卡板工作型面定位偏差关系模型。针对该偏差模型的非线性程度较高，为提高偏差统计参数的求解效率，提出了基于增强维度减少法的装配偏差统计分析方法。最后，进行了卡板装配偏差实验，对比了基于增强维度减少法的偏差统计分析方法、基于3DCS软件的装配仿真、基于定位偏差模型的直接蒙特卡洛仿真，结果表明本文的方法与后两者具有很好的吻合性，且大大提高了计算效率。提出了壁板装配的并联装配偏差模型，进而建立了飞机壁板件的装配偏差传递模型。针对飞机壁板件组成零件的定位方法、装配过程特点，提出了柔性件并联装配模型，在小变形、线弹

6、性假设的基础上进行力学分析，建立了并联装配偏差模型。在此基础上，根据壁板件的装配工艺特点建立了壁板件装配偏差传递模型，依照壁板件装配顺序依次进行分析，最终得到壁板件的装配偏差。最后，针对两个装配案例，分别运用本文方法和基于ABAQUS的装配仿真进行了装配偏差的求解，结果表明所提出的装配偏差模型的有效性，为壁板件装配偏差分析及预测提供了理论和技术手段，以及为进一步的公差分析奠定了相应理论基础。关键词：飞机壁板件，装配偏差分析，卡板定位偏差，增强维度减少法，并联装配偏差模型，有限元分析IABSTRACTThestructureofaircraftiscomplex,whichcontain

7、svarioustypesandnumerouspartsandalargenumberofcompliantthin-walledstructurescomposedofsheetmetalparts.Inordertoensuretheaerodynamicshapeaccuracyofaircraft,thesekindcompliantpartsneedalotofspecialassemblyfixturesandotherproce