飞机柔性零件装配偏差的统计分析技术研究

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1、中图分类号：TH164论文编号：102870513-S239学科分类号：082503硕士学位论文飞机柔性零件装配偏差的统计分析技术研究研究生姓名侯东旭学科、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一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonStatisticalDimensionalDeviation

2、AnalysisforAircraftCompliantPartsAssemblyAThesisinAeronauticandAstronauticManufacturingEngineeringbyHouDongxuAdvisedbyAssociateProf.TanChangbaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013在此特别感谢国家自然科学基金(50905084)、国家自然科学基金(51275236)以及航

3、空科学基金(2010ZE52054)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，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：南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞机结构中包含大量易变形的钣金零件和非金属薄壳零件，为了减

4、少装配变形，飞机柔性零件的装配中需要使用装配型架等工艺装备。由于柔性零件自身的形状误差、定位偏差、装配型架等工艺装备的定位、安装偏差，柔性零件在装配过程中不可避免地存在某种程度的变形，严重影响飞机的制造尺寸质量。目前，柔性零件装配偏差的研究主要集中于汽车钣金件的焊接工艺，未针对飞机装配进行专门的研究。本文在国家自然科学基金（50905084,51275236）和航空科学基金（2010ZE52054）的资助下，根据飞机柔性零件装配的特点，研究了柔性零件表面形状连续性表达和几何协方差建模方法，研究飞机外（内）形采用典型的装配型架卡板定位的偏差统计分析模型

5、，在小变形、线弹性假设下研究装配力与装配变形的分段线性力学模型，结合统计学的理论建立了飞机柔性零件装配偏差的统计分析模型。主要的研究内容和研究成果如下：建立了柔性零件表面形状几何连续性表达和几何协方差模型。受材料变形几何连续性的作用，柔性零件表面各测点的偏差变化并不是独立的，具有相关性。运用勒让德多项式和正弦多项式分别刻画翘曲偏差和波动偏差的变化曲线，实现了表面形状的混合多项式表达。进而结合测点偏差的方差，建立表面偏差的几何协方差模型。通过与实验件表面偏差三坐标测量数据的对比验证几何协方差模型的有效性。提出了飞机装配型架卡板定位偏差的统计分析方法。建

6、立了卡板接头的孔-销-孔（槽）配合公差与工作型面法向定位偏差的几何模型，运用确定性定位分析的线性算法建立了接头公差与工作型面接触点法向偏差之间的统计关系式，并采用Vis/VSA软件仿真验证了卡板定位偏差统计分析方法的正确性。建立了飞机柔性零件装配偏差的分段线性力学分析模型。根据铆接中的装配力的作用特点，将装配过程中零件变形分为多个阶段，基于小变形、线弹性的假设，建立装配力与装配变形之间的分段线性关系模型。设计了柔性件装配偏差实验，运用铝合金薄板的装配偏差实验验证了上述分段线性力学模型的有效性。提出了柔性零件装配偏差的统计分析方法。运用柔性件装配偏差分

7、段线性力学模型和统计学的理论，建立了柔性零件装配偏差的统计分析模型。将统计分析模型运用于某型飞机平尾固定前缘蒙皮和肋板的装配实例，通过Vis/VSA软件的蒙特卡洛装配仿真分析对比，验证统计分析模型的有效性和适用性。关键词：飞机制造，柔性零件装配，装配偏差分析，弹性变形，几何协方差模型，统计分析I飞机柔性零件装配偏差的统计分析技术研究ABSTRACTTheaircraftstructurecontainsalargenumberofweaklyrigidsheetmetalparts,aswellasflexiblecompositecomponent

8、sandtheassemblyofaircraftflexiblepartsneedthehelpofass