基于并联机构的航空结构件装配系统研究

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航空工业市场是世界经济发展的一个重要领域,也是国防工业中一个重要的研究方向。目前在自动化工业体系中,飞机、火箭、导弹等航空、航天产品的制造精度得到了很大程度上的提升,但是由于航空产品的性能和质量不仅受本身结构件的制造精度影响,其结构件之间的装配精度也是影响产品性能的一个重要因素。因此研制一套高效、精确的航空结构件装配系统变得尤为重要。本文以多轴联动理论为基础,研究分析并联机构和定位器的特点及功能,构建了一套以数字化并联平台为主体的航空结构件装配系统,系统能够实现航空结构件的自动化对接装配过程。文中以飞机中机身和两侧折叠翼为研究对象,通过构建的数字化并联装配系统实了现机身和折叠翼之间高效精确装配。整个装配过程主要包括三个部分:(1)首先完成对机身和折叠翼目标调姿点的测量;(2)由测量得到机身和折叠翼的姿态,将其与目标装配姿态比较,根据其误差值控制驱动部件调节结构件姿态,使其与目标姿态之间的误差在规定范围,从而完成对结构件的调姿;(3)在调整得到目标姿态后对其结构件进行对接装配。本文针对以上三个部分主要完成了以下研究:(1)针对调姿和对接过程中的运动平稳性和运动精度问题,文中提出基于并联机构技术构建折叠翼的调姿和运动平台,该平台相对于通过传统的定位器实现航空结构件装配更具灵活性,且基于并联机构的装配运动平台的运动平稳性和适用性更好。(2)针对装配过程中装配结构件的测量精度问题,本文通过激光跟踪仪构建出装配系统数字化测量场,通过测量场可以确定飞机机身和折叠翼之间目标装配姿态,并完成装配结构件在调姿和对接过程中机身和折叠翼目标调姿点的测量,从而实现动态调整姿态和对接装配过程。经过以上研究,本文结合激光跟踪仪测量系统,数控定位器和基于并联机构的调姿对接平台构建完整的数字化装配系统。最终通过飞机中机身和折叠翼模型装配实验验证了本系统的适用性和合理性,且装配系统的各项装配技术指标均在设计要求规定的误差范围内,这也表明构建的数字化装配系统能够较好的完成航空结构件装配。
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