飞机大部件装配中干涉问题研究

学术论文徐龙 2018-08-03 10:14:18
    1 干涉测量技术
    飞机部件的干涉测量技术在飞机装配中广泛使用,利用CAD/CAM、模拟仿真等技术,干涉检查的目的如下:
    (1)检测飞机部件是否有碰撞的现象。
    (2)如果检测部件会发生碰撞,碰撞的部位是什么。
    (3)检测两个不接触部件的最小安全距离。
    (4)通过一个部件的运动和位置,根据模型求另一个部件的位置。
    干涉的测量技术有以下几种:
    (1)静态碰撞检测,干涉最基本的检测就是碰撞,静态干涉是干涉检查的基础,在干涉的检测中不论部件是运动还是静止的,都是转换为静态干涉,它是对检测对象进行求交测试,降低部件的复杂性,将运动学排除外。
    (2)多次干涉检测方法,这种方法是在运动干涉检测技术中最简单的测量技术,它的原理是在对象运动轨迹上进行采样,每个样品位置重复多次使用静态干涉技术。
    (3)扫略体干涉检测,这种方法是对飞机部件在一段时间或周期内沿着一条轨迹运行,在这个运动中占有的空间位置,这个空间位置就是扫略体,通过这个模型进行轨迹分析,判定是否发生干涉。
    干涉检测的流程与分析如图1所示。
    2 点云模型
    统计学是分析模型最基本的学科,它是通过大量随机现象中分析出规律性,通过这个规律来进行特征分析,在统计中,应用点云模型是最有效的手段,点云模型包括大量的随机点。
点云模型统计是通过形状特征进行提取,形状特征可以分为二次曲面(平面、球面)、自用曲面、旋转面和拉伸面等。
    点云模型在飞机蒙皮对接中干涉问题上最有效,通过点云边特征的提取方法,包括蒙皮边上的离散点,再根据点云数据切片获取二维界面数据,分析飞机蒙皮的位置,确定是否干涉。
在对飞机蒙皮边特征分析中,相邻的两个曲面在边特征上的连续性可以分为G0连续和G1连续和不连续的边,不连续的又叫悬边,一般是不存在的,G0边又叫尖边,G1叫光滑边,如图2所示。
    3 干涉分析与解决方案
    飞机大部件的干涉问题分析是避免在实际装配中影响飞机的制造,在分析完成之后还需要制定解决方案,例如是维修还是重新加工,又或者重新调姿等。
    在飞机装配中有数量和尺寸巨大的零件,同时内部的结构也复杂,加工过程也困难,制造完成要求零件必须满足使用和装配要求,通过干涉技术将零件加工之前需要调整的位置都完成,避免二次加工,飞机大部件的干涉问题主要是发生在桁条、梁、框以及蒙皮这些位置。
    飞机干涉问题研究中,蒙皮的干涉是最难处理的,蒙皮的尺寸大,相对刚度和强度又小,在装配中还容易产生变形,对于蒙皮的装配一般是采用某种导向机构的插入装配,这样可以避免进行干涉,在蒙皮与蒙皮的对接装配中,蒙皮之间的间隙要求要严格。
    在飞机零件的加工中或者装配中,有些会产生变形,例如梁和框,会在零件部装的时候产生装配误差和装配变形,导致零件无法顺利装配,如果在飞机的实际装配中产生干涉,需要有相应的解决方案,在装配之前通过扫面进行干涉分析,在实际装配中,如果没有发生干涉,可以直接装配,如果有干涉情况发生,可以通过修配或者垫片进行装配修复,通过调整满足最后的装配,具体装配解决方案流程如图3所示。
    结论
    飞机部件的装配干涉可以总结分为两种,一种是蒙皮对接的干涉,另一种是互插装配干涉,通过对这些干涉问题的分析,总结设计出一套装配干涉的检测方案,在对干涉进行数据分析,从装配特征和零件结构上解决装配干涉问题,进而指导飞机的装配,提高装配效率和降低返工率。
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