飞机数字化装配技术及装备

《飞机数字化装配技术及装备》详细介绍了飞机数字化装配基础理论与方法、关键技术、工艺装备、集成系统及其工程应用。理论与方法主要包括数字化定位理论和结构装配协调理论；关键技术包括数字化测量、柔性定位、自动化制孔及自动化钻铆技术；工艺装备包括数控定位器、自动化调姿定位系统、机器人制孔系统、环形轨道制孔系统、专用机床制孔系统和自动钻铆机；工程应用部分介绍了飞机数字化装配系统的组成及作者研究团队完成的典型飞机组件数字化装配系统、部件数字化装配系统、大部件数字化对接装配系统和总装配生产线。

目录
序
前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2飞机结构装配技术2
1.2.1装配对象分析2
1.2.2装配工艺流程4
1.3飞机结构装配中的关键问题5
1.3.1柔性定位5
1.3.2位姿协调6
1.3.3现场加工8
1.3.4可靠连接9
1.4飞机数字化装配技术11
1.4.1传统模拟量协调装配技术11
1.4.2数字化预装配技术15
1.4.3数字化测量技术15
1.4.4柔性定位技术16
1.4.5自动钻铆技术18
1.4.6移动式总装配生产线技术19
1.5飞机数字化装配工艺装备及系统集成19
1.5.1数控定位装备19
1.5.2自动化制孔装备20
1.5.3自动化钻铆机24
1.5.4装配系统集成25
1.6本书总体框架与内容27
参考文献28
第2章飞机数字化装配测量技术30
2.1概述30
2.2飞机装配测量场31
2.2.1飞机装配测量场的主要组成要素31
2.2.2飞机装配测量场构建与使用34
2.2.3飞机装配测量场的作用35
2.3转站测量技术36
2.3.1ERS点理论值标定36
2.3.2转站测量原理37
2.3.3转站测量算法38
2.4飞机装配测量精度评价方法40
2.4.1不确定度类型40
2.4.2飞机装配测量不确定度分析43
2.4.3测量不确定度建模46
2.4.4飞机装配测量场的误差估计53
2.4.5飞机装配测量场的不确定度评定54
2.5ERS点空间布局设计与优化57
2.5.1ERS点布局基本原则57
2.5.2ERS点布局对转站精度的影响59
2.5.3ERS点布局相对于装配坐标系的位置和姿态对转站精度的影响64
2.5.4ERS点布局设计原则66
2.5.5ERS点选择优化方法68
2.6测量仪器工作位置的配置与优化68
2.6.1激光跟踪仪工作位置优化方法69
2.6.2激光跟踪仪工作位置约束70
2.6.3测量优化模型求解算法70
参考文献73
第3章飞机数字化定位原理74
3.1概述74
3.1.1数控定位器75
3.1.2定位系统结构类型75
3.1.3位姿调整特性及其描述78
3.2定位系统运动学和动力学80
3.2.1定位系统运动学80
3.2.2定位系统动力学83
3.3定位系统内力分析92
3.3.1同步误差引起的内力93
3.3.2定位误差引起的内力94
3.3.3内力消除及控制方法96
3.4定位系统刚度分析99
3.4.1定位系统静刚度99
3.4.2定位系统动刚度104
参考文献109
第4章飞机数字化定位技术111
4.1概述111
4.2支撑点布局设计112
4.2.1组件支撑点布局设计112
4.2.2大部件支撑点布局设计125
4.3装配对象位姿计算方法136
4.3.1装配对象的位姿评价136
4.3.2单对象位姿计算方法137
4.3.3多对象位姿协调计算方法141
4.4调姿路径轨迹规划144
4.4.1运动学分析144
4.4.2支链轨迹规划146
4.4.3*优时间轨迹规划151
4.5大型飞机机身壁板定位变形预测及控制方法154
4.5.1变形预测与校正建模154
4.5.2变形预测与校正实例157
参考文献161
第5章数字化定位系统设计163
5.1三坐标数控定位器163
5.1.1定位器结构设计163
5.1.2定位器运动学模型164
5.1.3定位器精度设计166
5.1.4定位器部件刚度配置方法174
5.2自适应入位176
5.2.1自适应入位机构176
5.2.2锁紧力分析177
5.2.3球窝磨损分析180
5.2.4自适应入位算法185
5.3数字化定位控制系统设计188
5.3.1现场总线188
5.3.2基于现场总线的多轴协调运动控制技术189
5.3.3冗余驱动多轴协同运动控制系统191
5.3.4控制系统安全性、可靠性设计195
参考文献198
第6章大型飞机结构装配变形分析及控制200
6.1大型飞机结构装配变形分析200
6.2大型飞机结构装配偏差分析202
6.2.1装配偏差来源及分类202
6.2.2装配偏差建模205
6.2.3基于区间表达的装配偏差计算209
6.2.4装配偏差协调控制213
6.3大型飞机多体复杂结构装配系统热变形分析与控制214
6.3.1装配系统热变形建模214
6.3.2装配系统热变形相容性216
6.3.3基于自适应工装设计的热变形释放方法222
6.3.4产品热变形自适应工装设计原理222
参考文献236
第7章自动化制孔技术及装备237
7.1概述237
7.2制孔系统坐标系238
7.2.1刀具坐标系238
7.2.2相机坐标系239
7.2.3手眼关系标定流程242
7.2.4位移传感器坐标系242
7.2.5设备基坐标系244
7.3自动化制孔精度保障技术250
7.3.1制孔位置修正250
7.3.2制孔法向修正252
7.3.3锪窝深度补偿254
7.4自动化钻孔刀具256
7.4.1钻锪一体化复合刀具256
7.4.2钻锪制孔加工工艺258
7.5螺旋铣制孔技术260
7.5.1螺旋铣制孔刀具262
7.5.2制孔叠层界面在线识别方法265
7.5.3螺旋铣制孔工艺270
7.6自动化制孔装备结构组成274
7.6.1多功能末端执行器275
7.6.2自动化制孔系统281
参考文献286
第8章机器人镗孔技术289
8.1概述289
8.2机器人镗孔系统290
8.2.1系统结构290
8.2.2加工工艺流程292
8.2.3坐标系构建293
8.3机器人镗孔位姿优化295
8.3.1机器人刚度模型295
8.3.2机器人刚度性能指标298
8.3.3机器人位姿优化方法301
8.3.4应用实例304
8.4机器人镗孔位姿误差补偿309
8.4.1位姿误差描述309
8.4.2基于点集匹配运算的位姿误差补偿309
8.4.3面向对象的位姿误差补偿314
8.4.4面向对象的位姿误差补偿方法的应用317
8.5机器人镗孔动力学建模319
8.5.1刀具几何外形建模319
8.5.2机器人系统刚度322
8.5.3切屑变形322
8.5.4犁耕效应323
8.5.5机器人镗孔动力学模型326
8.5.6应用实例329
8.6机器人镗孔稳定性分析333
8.6.1低频振动机理研究及其抑制333
8.6.2高频振动机理及系统稳定性分析340
8.6.3应用实例346
参考文献353
第9章自动化钻铆技术及系统356
9.1概述356
9.2卧式钻铆机系统358
9.3卧式钻铆机运动学建模与分析360
9.3.1双五轴机构关联运动学建模360
9.3.2基于位姿协调的运动学参数联合标定367
9.4卧式钻铆机结构刚度分析与优化377
9.4.1关键结构设计及刚度优化377
9.4.2钻铆机末端刚度分析与综合383
9.4.3钻铆机压铆能力分析388
9.5压铆单元控制系统设计391
9.5.1压铆单元设计391
9.5.2压脚时间*优控制系统设计393
9.5.3压铆过程力平衡控制系统设计406
9.6铆接过程建模与试验验证409
9.6.1压铆过程*大压铆力建模410
9.6.2压铆过程有限元建模415
9.6.3模型准确性试验验证421
参考文献429
第10章飞机数字化装配系统集成及应用软件431
10.1概述431
10.2系统组成及集成框架432
10.3数字化测量软件设计434
10.3.1基于成熟商业软件二次开发的自动化测量系统434
10.3.2完全自主开发的数字化测量系统436
10.4调姿对接控制软件设计442
10.4.1模块划分442
10.4.2功能模块设计444
10.5离线编程与仿真软件设计451
10.5.1操作模块划分452
10.5.2操作模块设计452
10.6自动化制孔控制软件设计455
10.6.1基于MPI的软件开发技术455
10.6.2功能模块设计458
10.6.3操作流程模块设计462
10.7工艺集成管理软件设计463
10.7.1功能模块划分464
10.7.2功能模块设计464
10.8基于数据和任务驱动的自动化装配系统集成475
10.8.1系统数据集成475
10.8.2系统任务集成480
10.9飞机数字化装配系统数据集成技术481
10.9.1数字化装配数据分析481
10.9.2装配数据多重结构定义486
10.9.3多重结构数据的关系模型488
参考文献491
第11章飞机数字化装配典型应用系统493
11.1组件装配典型应用系统493
11.1.1大型运输机活动翼面机器人自动制孔系统493
11.1.2C919/A321飞机壁板双机器人自动制孔系统494
11.2部件装配典型应用系统496
11.2.1大型运输机机头数字化装配系统496
11.2.2大型运输机中机身自动化装配系统498
11.2.3大型运输机后机身数字化装配系统499
11.2.4大型运输机外翼翼盒数字化装配系统501
11.2.5中型运输机中机身数字化装配系统502
11.2.6某型飞机机翼部件数字化装配系统503
11.3大部件对接装配系统典型应用505
11.3.1某型飞机部件柔性对合及精加工系统505
11.3.2大型运输机三段对接数字化装配系统507
11.3.3大型运输机中央翼外翼数字化对接系统507
11.3.4大型运输机翼身对接装配系统508
11.3.5ARJ21机身数字化对接系统510
11.4飞机总装配生产线典型应用511
11.4.1某型飞机脉动式总装配生产线511
11.4.2大型运输机脉动式总装配生产线512