飞机装配自主移动方案的研究与设计
黄政
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黄政,. 飞机装配自主移动方案的研究与设计[J]. 航空航天学报,2021.2. DOI:10.12721/ccn.2021.157012.
摘要:
在现代飞机制造的发展中,飞机制造效率的要求非常高,在以前制造一台飞机的时间周期非常长,需要的人工也非常大,在飞机各零部件的移动中,需要的人力成本非常巨大,随着科技的发展,飞机自主移动技术出现,可以节省飞机移动需要的时间,同时也能提高飞机的制造效率,通过样机制作和制孔工艺增加飞机的加工精度和使用寿命。
关键词: 自主机构;样机制作;制孔工艺
DOI:10.12721/ccn.2021.157012
基金资助:

1.自主机构

依据现代机器人技术的发展,通过结合飞机装配过程中的需求,研制出一种轻型设备,自动化装配系统,这种技术可以实现飞机自主移动,实现对飞机装配中提供一个装配平台,自主移动系统是制孔系统中的一个部分,主要目的就是实现装配移动,该系统可以实现吸附飞机的机身表面,实现在机身上行走,通过视觉系统对装配进行定位,主要的优点如下:

(1)系统的柔性化程度非常强,可以实现多种零件和部件的装配,可以实现针对一种机型,也可以针对多种机型;

(2)系统的组装时间非常少,可以减少飞机装配中辅助装配设备的装机和调试时间;

(3)最主要的一点,成本非常低,系统的制造和运行成本低,主要是在飞机装配型架上进行使用;

(4)整体机构非常简单,重量非常轻,方便移动和维护。

图1.1为飞机自主移动机构在机身上爬行模拟图。

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图1.1自主移动机构于机身筒段壁板上爬行模拟图

自主移动机构主要是在大型民用飞机上使用的,机头、机身等各段上对接时候制孔时候应用,也可以用于机身筒段壁板纵向拼接的自动化制孔和翼面类部件壁板表面自动化制孔(如机翼蒙皮和机加肋的连接制孔)。

2.样机制作

自主机构的机械设计部分是机构的基础,机构的设计优缺直接影响飞机装配的精度和性能,自主机构样机主要的设计思想为,在机构可以满足飞机装配需求的同时,结构要紧凑,结构的刚性要好,控制和驱动精度要精确。

自主移动机构主要是框架结构,框架分为内、外框架和XY框架,样机在工作的时候,需要具有X向的移动,所有框架之间需要移动副进行相连,执行器在框架上,通过在框架上进行X、Y轴上的移动,外框架的结构主要为分离式的,分离的两个部分分别为左框架和右框架,在框架上有与外部连接的连接板,连接板的驱动主要是通过电机进行的,中间利用丝杠来连接,通过这种方式可以稳定的输出和驱动,移动灵敏性高,运动平稳,如图2.1。

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图2.1  机构样机框架

内框架主要是采用一体式的,整体上是骨架的形式,主要是通过滑块和外框相连接,丝杠螺母进行连接,主要结构内包含骨架、导轨、丝杠、电机等,如图2.1。

XY框架的结构示意图如图2.2,结构的相连接方式也是通过滑块,执行器的行走利用电机带动丝杠驱动行走。

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图2.2 XY框架结构图

3.制孔工艺

自主移动机构上制孔是主要的机构,它是实现飞机铆接的前提主要的工艺与结构如下:

(1)压紧力的设定,在制孔机构中,铆接孔毛刺是影响铆接质量的一个关键性因素。压紧力的主要作用是消除零部件贴合面的间隙,防止层间毛刺的进入,如图3.1;14.png

图3.1压紧力对贴合面毛刺的影响

(2)刀具和工件表面的垂直度,工件铆接制孔的前提是打孔,打孔的重要指标是孔与零件表面需要是垂直的,这样铆接的才能强度高,壁板零件贴合牢固;

(3)位置精度补偿,自动移动机构在行走中,位置会出现一定的偏差,所以通过视觉系统实现对位置精度的补偿,同时在机构中负载、机构之间的间隙、刀具在制孔中有磨损的现象,都会影响机构行走的精度和钻孔的位置。

结论   

随着飞机柔性技术和飞机制造的相结合,飞机制造变得自动化程度非常高,自主移动技术的出现,可以实现飞机大部件装配中对接技术的难题,通过确定飞机自主移动技术的功能和性能指标,可以针对性的飞机制造,实现特殊飞机的加工,在对自主移动机构进行3D建模,应用有限元系统进行分析,实现飞机自动化装配,提高飞机生产效率。

参考文献

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