面向机身柔性装配的在线编程技术.pdf

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1、2015年4月第41卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2015V01．41No．4http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0256面向机身柔性装配的在线编程技术武锋锋，李东升+，王亮(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：为满足机身数字化装配的“一架多型”和“一架多态”深层次柔性需求，使“桥架式”柔性工装具有更好的自主适应能力，必须建立相应的

2、运动学模型，通过在线编程技术合理地规划运动控制策略．针对机身定位形式与柔性工装特点建立了柔性工装运动学模型，研究了基于仿真模型的在线编程原理、装配基准点构建方式和运动控制策略规划技术，提出了结构功能结合工艺需求驱动的仿真环境创建方法．为快速生成运动控制指令，开发了面向机身柔性装配的在线编程系统．以某飞机后机身装配为例，验证了系统的精准性、高效性和超强自主适应能力．关键词：机身；柔性装配；在线编程；自主适应；运动学模型；仿真中图分类号：V262．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)04-0641-08随着飞机设计中对整体结构的采用⋯，传统刚性工装很难适应结构件本

3、身的制造差异，会产生不可忽视的有害装配应力，影响装配质量．柔性制造系统基于具体的工艺需求，通过一定的算法获取调控指令，引导控制系统将定位器平稳、精确地重构到指定位置，可适应这种差异性，实现对装配件的合理定位与夹紧¨。．从现有成果来看，国内对于壁板组件¨⋯、前襟翼小部件"1装配、总装调姿∞剖与对接∽1数字化柔性装配系统的研究较为成熟，柔性化主要体现在两方面：①快速响应产品变化的能力；②夹紧定位结构的应变能力¨⋯．调形重构仅仅发生在工装准备期间或部件调姿阶段，装配工作一旦开展，柔性工装定位器就不再运动，与刚性工装无异，不具备对装配过程中不同装配状态的适应性．机身装配过程中，对象结构复

4、杂、待装配件成百上千、工艺涉及内容繁多且装配现场环境多变，因此机身数字化柔性工装对装配状态适应性的要求更为突出，国内外对机身类大部件数字化柔性装配方面的研究非常有限．文献[11—13]研究的部件柔性装配平台可根据实际需求，基于测量系统反馈的柔性模块“六足(Hexapods)”顶板位置数据，通过专用算法获得六足各腿的相对调形量，引导专用接头运动到位，可适应定位件的差异，但没有对装配状态的适应性进行进一步相关研究．国内郭洪杰等¨4‘1纠针对飞机快速研制期间工装准备的短周期、低成本特征，研发了“桥架式”机身部件柔性工装，具备与型号的“一对多”及与装配状态的“一对多”特性，但却没有对这一

5、特性进行详细研究．本文从算法编程角度研究了“桥架式”柔性工装对产品、环境、装配状态等的自主适应性能，基于柔性工装运动学模型，分析了面向机身柔性装配的在线编程技术，并通过构建面向在线编程收稿日期：2014-05-08；录用日期：2014-08-25；网络出版时间：2014-10—3011：03网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0256．html基金项目：国防基础科研资助项目作者简介：武锋锋(1983一)，女，山西洪洞人，博士生，wffqll00@163．corn}通讯作者：李东升(1965一)，男，甘

6、肃静宁人，教授，lidongs@buaa．edu．cn，主要研究方向为现代飞机制造工艺与先进装备、航空钣金数字化制造与钛合金构件精密成形技术和超大型曲面的超精密柔性成形制造理论与应用技术．引用格式：武锋锋，李东升，王亮．面向机身柔性装配的在线编程技术UJ．北京航空航天大学学报，2015，4J(4)：641-648．WuFF，LiDS．WangL，Onlineprogrammingtechniquefortlexibleassemblyoffuselage【j]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，

7、41“)：641—648(inChinese)．642北京航空航火大学学报仿真环境增强了编程效率与规范性．以某机型后机身部件装配过程为例，验证了所开发系统的有效性及适应性．柔性工装调形运动原理1．1机身数字化柔性工装特点机身属于大部件范畴，对工装的适用性和开敞性要求更为严格．首先，机身装配包含两个基本装配状态：骨架装配状态和壁板装配状态，两个状态对工装有不同的定位及夹紧要求．其次，在工艺与工装设计合理性验证的仿真中，由于机身结构复杂且待装配件众多，几乎不可能将所有标准件及一些细小