机翼柔性装配试验系统设计

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1、机翼柔性装配试验系统设计FlexibleAssemblySystemDesignofAircraftWing北京航空航天大学机械工程及自动化学院张俐吕景佳苗新刚张俐北京航空航天大学高级工程师。长期从事飞机装配及工装测量技术．发动机叶片及传动系统加工测量和工作性能评价技术研究。主持和参加航空基金．国家重大项目多项。研究方向：飞机装配检测技术．动力系统复杂曲面精密检测及性能评价技术。数字化装配技术是现代飞机装配技术重要的发展方向之一。数字化柔性装配技术从根本上改变了传统装配过程中依靠模拟量传递控制装配误差的方法⋯，不但可以大幅度提高零部件的装配质量、改进装配过程、大大

2、提高装配丁作效率，而且由于柔性装配系统所具有的通用性和灵活性，可以适用于不同型号产品或部件的装配、大幅度减少刚性专用86航空制造技术·2010年第14期数字化柔性装配技术从根本上改变了传统装配过程中依靠模拟量传递控制装配误差的方法【1J。不但可以大幅度提高零部件的装配质量、改进装配过程、大大提高装配工作效率，而且由于柔性装配系统所具有的通用性和灵活性，可以适用于不同型号产品或部件的装配、大幅度减少刚性专用工装数量和工装的场地占用，进而达到缩短产品制造周期、降低生产成本的目的。工装数量和工装的场地占用，进而达到缩短产品制造周期、降低生产成本的目的。本课题针对机翼类部

3、件设计的数字化柔性装配试验系统采用激光测量技术和自动化技术作为实现数字化装配与数字化检测的有效手段，实现了装配过程中的数字量传递，达到r减少专用工装的目的。系统总体方案基于激光测量的机翼柔性装配系统是一个集成了软件、硬件的数字化和自动化的装配系统，包括数控装配平台、激光测量系统、伺服控制系统和集成化数据处理中心4个主要组成部分。该机翼装配试验系统可以实现机翼零件的自动化装配定位及空间位置的调整，并且在装配过程中对零部件的装配定位精度进行数字化的测量、误差计算和补偿分析，以及在部件装配结束后对部件外形特征进行数字化检测和装配最终误差结果分析。机翼部件柔性装配试验系统

4、的数字化是通过采用激光测量系统来实现的。在装配系统的工作过程中和部件装配完成后，零件的关键装配定位特征数据和外形数据采用激光跟踪测量仪和激光扫描仪获得，测量数据通过数据处理中心进行计算分析和可视化。装配系统的工作流程如图l所示。柔性装配系统平台如图2所示。机翼数字化自动装配系统在机翼部件进行零件装配之前进行制定完成装配工艺的可行性仿真验证。在确∞吲Ass。。blyTe。删ogyforLarg。c。。。。咖㈨时。n大飞机数字化装配技术机翼部件三维数据模型输入数据处理l制定机翼部件装配工艺●I-一J不可；些鄱；寸器估盲聆{币l爱8巴也往∞具叛吐In珩●装配系统和控制驱

5、动指令初始化J装配系统坐标系标定l机翼部件装配l关键定位特征及外形面检测和结果分析l机翼部件数据文件存储图1装配系统工作流程定装配工艺切实可行之后，进行装配系统的初始化以及坐标系的标定等装配前准备工作。在零件装配过程中，采用激光跟踪测量系统对零部件的关键定位特征进行测量，并将测量结果传输到数据处理中心进行分析，得出零件的空间位置误差以及空间位置补偿量，并根据得出的结果生成控制指令，反馈给装配平台的数控装配单元，驱动装配单元进行位置调整，最终完成零件的精确定位。机翼部件装配完成后，进行部件外形特征的激光扫描检测，将扫描数据传输到数据处理中心进行装配最终误差的计算及分

6、析，并将该部件的数据进行分类存储。图2柔性装配系统图3装配平台滑动导轨结构整体或其关键部件而快速适应具有不同尺寸和装配特征的装配对象。数控柔性装配工作平台在伺服控制系统的驱动下，可以快速响应并进行6个自由度的空间位姿调整，并根据激光测量系统的测量结果将装配平台的真实空间位姿数据反馈给数控系统，完成装配平台的闭环控制，进而实现对装配对象的快速、准确定位。数控柔性装配平台机构包括固定工作台、滑动导轨以及多个装配单元。工作台固定在水平地面上，上面安装装配平台组件。滑动导轨是装配单元在水平面上移动的轨道，分为横向和纵向，直接固定在丁作台上，如图3所示。装配单元安装在滑动导

7、轨上，每个装配单元分为空间位置调整部分和夹具部分。空间位置调整部分用于机翼零件的装配定位和六自由度微调整，其定位和调整的动作由伺服系统进行控制。夹具部分针对不同的定位特征设计了具有通用性的结构。装配平台结构设计数控柔性装配平台取代了传统激光测量系统的机翼装配的专用型架，具有更好的激光测量系统完成装配过程中通用性，将装配平台上用于零部件固及装配产品的所有几何量测量工作，定及位姿调整的部分设计成装配单包括激光测量部分和辅助机器人，如元的形式，能够通过更换装配单元的图4所示。激光测量部分采用激光跟踪测量仪和激光扫描仪进行空间的点、线、平面和曲面的精确测量。辅助机器人在该

8、系统中实现