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1、现代飞机装配技术知识点总结 南京航空航天大学 第一章 1、飞行器数字化和传统制造的最大区别特点(1 改模拟量传递为数字量传递。(2 把串行工作模式变为并行工作模式。带来的必然结果是缩短产品研制周期,提高产品质量,降低研制成本。2、MBD 的定义,其数据集应包括的内容,采用的技术意义。MBD 技术定义:用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息,详细规定了三维实体模型 中产品定义、公差标注准则和工艺信息的表达方法。数据集包括的内容:相关设计数据、实体模型、零件坐标系统、三维标注尺寸、公差和注释 工程注释、材料要求、其它定义数据及要求。技术意义:1.改双数据源定义为单源定义,定义数据统一 2.提高
2、了工程质量 3.减少了零件 设计准备时间 4.电子化的存储和传递,协调性好 5.减少成本 6.易于向下兼容(派生出平面 信息 3、国外飞机数字化技术发展的三个主要历程:部件数字样机阶段 1986 1992 全机数字样机阶段 1990 1995 数字化生产方式阶段 1996 2003 4、飞机结构的特点 零件多、尺寸大、刚度小、外形复杂、结构复杂、精度要求高、其装配具有与一般机械产品 不同的技术和特点。5、什么是飞机装配,发展历程?根据尺寸协调原则,将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的 装配件或整机的过程。自动化装配 6、飞机数字化制造的三个主要内容 CAD、CAM、C
3、APP 第二章 1、产品数字建模的发展过程中提出的产品信息模型有哪三种概念?面向几何的产品信息模型(geometry-oriented product model 面向特征的产品信息模型(feature-oriented product model 集成产品信息模型 IPIM(integrated product information model 2、物料清单(BOM 的定义,企业三种主要的 BOM 表,EBOM、PBOM、MBOM BOM 定义:又称为产品结构表或产品结构树;在 ERP 系统中,物料一词有着广泛的含义,它 是所有与生产有关的物料的统称。EBOM 设计确定零部件的关系 PBO
4、M 工艺 工艺规划、加工归属计划分工表 MBOM 制造 主要按照装配顺序流程来确定 3、三级数字样机内容 一级数字样机:飞机产品设计从用户需求信息开始。飞机总体设计组经过对飞机的航程、所 需燃油、载客量、总体性能及制造成本等进行分析后,得出的数据就作为进行初步产品数字 建模的依据。建立飞机总体定义包括飞机的描述文档、三面图、外形气动布局和飞机内部轮 廓图;第二阶段数字化预装配(2 级数字样机:在生产设计数据集发放之前,为工程部门用来进 一步进行产品开发,验证设计构形等。在这一阶段工作进展主要体现在为飞机的可达性、可 维护性、可服务性、可靠性、价值工程、人机工程以及支持装备的兼容性等进行了尽可能
5、的 详细设计,但尚未进行详细的装配和安装设计;第三阶段数字化预装配(3 级数字样机:在此阶段,对详细设计零部件进行完整的数字化 预装配,诸如对有关飞机上的管道系统、导线束、控制电缆、绝缘毯、空气管路、燃油管线、液压管路、导线夹压板、角片支架、紧固件和连接孔等制造和安装进行最后计算机描述。完 成了最后阶段的数字化预装配设计工作,使所有的工程数据在发放前即可解决它们之间的干 涉问题。4、主尺寸表面 MDS,数字内部轮廓模型 DIP 构成的飞机数字化产品定义 主尺寸表面 MDS 定义:即飞机的外形数学模型。它可以直接起到三维飞机模线的作用;用于 三维飞机零组件的定义构形;用于后续的制造、工装设计等环
6、节 DIP 构成的飞机数字化产品定义:飞机产品设计从用户需求信息开始。飞机总体设计组经过 对飞机的航程、所需燃油、载客量、总体性能及制造成本等进行分析后,得出的数据就作为 进行初步产品数字建模的依据,建立飞机总体定义包括描述文档、三面图、外形气动布局和 飞机内部轮廓图即 DIP 三维实体模型数字内部轮廓图 DIP。5、关键特性 对零组件不可能按指定的尺寸正确无误地制造出来,制造出的零件尺寸一般在所标尺寸 的允许公差范围内。这些公差就是零组件的关键特性。第三章 1、制造准确度和协调准确度(1 制造准确度:飞机零件、组合件或部件的实际尺寸与图纸上所规定的名义尺寸相符合 的程度。(2 协调准确度:两
7、个飞机零件、组合件或部件之间相配合部位的实际几何形状和尺寸相 符合的程度。2、互换和协调(1 互换性:指相互配合的飞机结构单元在分别制造后进行装配或安装时,除设计规定的 调整外,不需选配和补充加工即能满足所有几何尺寸、形位参数和物理功能上的要求。只对 同一飞机结构单元而言的。(2 协调性:指两个或多个相互配合或对接的飞机结构单元之间、飞机结构单元与它们的 工艺装备之间、成套的工装之间,配合尺寸和形状的一致性程度。其仅指几何参数而言。3、飞机制造协调过程中的尺寸传递原则有哪几种,适用范围?(1 独立制造原则;仅适用于形状比较简单的零件,如起落架、操纵系统等机械加工件零件(2 相互联系制造原则;与
8、复杂气动外形有关的零件采用相互联系制造原则。(3 相互修配制造原则;不要求零件有互换性,其他原则都不合理时。多用于试制。4、计算机辅助公差技术 cat 及其主要研究内容(1 定义:就是在机械产品的设计、加工、装配、检测等过程中,利用计算机对产品及其 零部件的尺寸和公差进行并行优化和监控,争取以最低的成本,设计并制造出满足用户精度 要求的产品。(2 主要研究内容:1.公差建模;2.公差分析;3.公差综合(公差分配 5、飞机制造中,容差定义及容差分配包括的内容(工艺容差公差带中点値公差带宽度 容差定义:在飞机制造中,常把工艺装备和产品零部件的尺寸和形位公差称为工艺容差(简 称容差,它包括公差带中点
9、值和公差带宽度。容差分配:根据生产工艺条件把反映关键质量特性(KPC 的产品设计公差合理地分配到制 造相关的工艺装备及各道工序中,称之为 容差分配(或容差设计。由封闭环尺寸 和(0 来计算各组成环尺寸的公差(容差 i 和(i 0。第四章 1、设计分离面与工艺分离面 设计分离面:根据构造上和使用上的要求而确定的(都采用可卸连接,如螺栓连接、铰链接 合等,一般具有互换性 工艺分离面:为满足工艺过程的要求,按部件进行工艺分解而划分出来的分离面。2、飞机装配准确度包括哪几个方面 部件气动力外形准确度;部件内部组合件和零件的位置准确度;部件之间接头配合的准确度;部件间相对位置的准确度;其它准确度要求 3
10、、装配过程中的两种装配基准(以骨架为基准和以蒙皮为基准特点、适用场合?骨架为基准 特点:误差积累为“由内向外”,误差累积的结果都反映到部件蒙皮外形上,所取得的部件 气动外形准确度较低。适用场合:骨架零件为整体时只能以骨架为装配基准。蒙皮为基准 特点:误差积累“由外向内”,取得的部件气动外形准确度较高 适用场合:蒙皮与骨架之间设有补偿件或翼肋在弦平面采用重叠补偿形式,以及翼肋、隔板 在弦平面分开且不相连接的结构是采用以蒙皮外形或以蒙皮内形为装配基准的先决条件。4、装配工艺设计主要内容,几个典型的划分步骤 内容:装配单元的划分;确定装配基准和装配定位方法;选择保证准确度、互换性和装配协调的工艺方法
11、;确定各装配元素的供应技术状态;确定装配过程中的工序、工步组成及各构造元素的装配顺序;选定所需的工具、设备和工艺装备;零件、标准件、材料的配套;进行工作场地的工作布置-主要车间面积概算、原始资料的准备 步骤:对整个装配任务进行划分,将其分为多个区域控制码(ACC Area Control Code。ACC 中 包含大任务对应的站位。对每个划分后的 ACC 工作再进行划分,将其分为多个工位(POS-Position。针对每个 POS 的工作内容制定出工作(JOB,JOB 对应 POS 中的一项工作,其中定义了工 序(STEP。针对每个 JOB,定义工序中的各个工步。5、飞机装配定位的方法及比较;
12、按划线定位;按基准件定位;按装配夹具(型架定位;按装配孔定位。比较:在成批生产中,主要应用装配夹具(型架定位,尤其对于比较复杂的装配件以及与 部件气动外形密切有关的零件和接头的定位,一般都需要用夹具定位;在广泛采用夹具的同 时,用装配孔定位也较多,它对简化装配夹具十分有利;而划线定位法,在部件装配时,对 结构内部的连接片、支架、固定板等的定位,也常有采用。6、飞机装配工艺流程设计中,最核心的内容,基础 飞机装配工艺流程设计中,最核心的内容是装配工艺划分,基础是工程物料表(E-BOM 7、铆接、胶接、焊接等工艺的特点及其应用。(1 铆接工艺特点及其应用(伊尔-86机体 优点:a.操作工艺容易掌握
13、,质量便于检查;b.设备机动灵活,适应比较复杂和不够开敞的结构 c.可应用于不同材料之间的连接。缺点:结构上,削弱了强度,增加了重量,铆缝的疲劳性能较低 变形比较大;蒙皮表面不够光滑;铆缝的密封性差;劳动强度大,工作生产率低。(2 螺接工艺特点及其应用:优点:承力(拉力、剪力;可卸 缺点:较重;(3 胶接工艺特点及其应用 优点:胶缝连续,应力分布均匀,耐疲劳性好。未削弱基本金属的强度,无废料,结构效率高。胶缝表面光滑,结构变形小,气动性能好 密封性良好 适用于各种不同材料的连接以及厚度不等的多层结构的连接。缺点:剥离强度差 质量不够稳定,易受环境影响,又不易直接检验判断 存在老化问题,致使胶接
14、强度降低。接头易发生腐蚀、分层破坏 不耐久。应用:起初用于蒙皮与桁条的连接;广泛应用于蜂窝夹层结构和泡沫夹层结构;现代直升机 的旋翼桨叶,无例外地采用胶接结构(4 焊接 8、按照用途划分,铆接连接有哪些种类?普通铆钉的连接;无头铆钉的干涉配合铆接;密封铆接;特种铆钉的铆接。9、铆接的一般工艺过程 压紧叠层件、制孔/制埋头窝、插钉、铆接。10、铆接连接中的缺陷种类、产生原因和排除方法;11、干涉配合铆接的特点(优点 使钉杆均匀镦粗,对孔壁的挤压力,在整个钉孔中比较均匀,形成均匀的干涉配合,即过盈 配合。改善了强度和密封性。(在外载荷作用下,由于干涉配合在孔边缘处产生的预应力,使该处切向拉应力显著
15、降低;而且铆钉与钉孔接触面上产生较大摩擦力,承担了一部分外载荷,钉杆对孔壁的支撑作用,改善了钉孔的受力状态;再加上钉杆均匀镦粗对孔壁挤压强化。因此推迟了初始裂纹的产生,降低了细微裂纹的扩展速度,从而显著提高了铆缝的疲劳寿命 12、蜂窝夹层的制造方法 成型法、拉伸法 13、激光焊,扩散焊,搅拌摩擦焊的优点 搅拌摩擦焊 优点:致密锻造细晶的焊缝组织和优异的接头性能 材料适用范围广 高效、低应力小变形 焊接质量稳定一致性极高 搅拌摩擦焊用于飞机制造的优越性:1.为飞机设计提供新的方法和途径;2.降低系统制造成 本、减重;3.提高飞机制造效率 激光焊:通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。优点:1.不
16、需要在真空中进行,精确的能量控制,可以实现精密微型器件的焊接;2.能应用 于很多金属,能解决一些难焊金属及异种金属的焊接;3.焊接结构变形小;4.空间焊缝可达 性好;5.效率高;6.有利于结构减重;缺点:穿透力不如电子束焊强。扩散焊 优点:1.扩散焊接压力较小,焊接质量高,可实现自动化。工件不产生宏观塑性变形,适合 焊后不再加工的精密零件。2 扩散焊与其他热加工工艺联合形成组合工艺,如热耗-扩散焊、粉末烧结-扩散焊和超塑性成形-扩散焊等能大大提高生产率,而且能解决单个工艺所不能解 决的问题。缺点:设备投资大,焊接时间长,表面准备耗力大,对焊缝的焊合质量无可靠的无损检测手 段。第五章 1、生产工
17、艺装备和标准工艺装备 飞机工艺装备分为:生产工艺装备和标准工艺装备。生产工艺装备:直接用于零件的成形和飞机装配过程中,如模具、型架等。标准工艺装备:作为生产工艺装备的制造依据和统一标准。如用于安装型架的标准样件、制 造成形模的标准模型(表面样件等。2、从结构上说,装配型架一般由哪些部分组成。骨架、定位件、夹紧件、辅助设备.3、工艺接头的作用 工艺接头:加在飞机结构的较强部位上的暂时性接头便于装配时定位和夹持。4、标准工装定义的几种分类.(大体为两类,后面为细分 标准量规、标准平板(表面标准样件、安装标准样件、零件标准样件、协调台和反标准样件 5、在飞机生产中所用的生产工艺装备有哪些类型;毛坯工
18、艺装备、零件工艺装备、装配工艺装备、辅助工艺装备、检验工艺装备、精加工型架 6、装配工艺装备分哪些种类?其功能是什么;作用:(1 保证产品的准确度和互换性(2 改善劳动条件、提高装配工作生产率、降低成本(3 保证进入装配的零件、组合件板件或段件在装配时定位准确(4 保持其具有正确的形状和一定的工艺刚度,以便进行连接,在装配过程中限制其连接 变形,使连接装配后的产品符合图纸及技术条件的要求,即满足产品准确度及互换协调的要 求。分类:装配型架、对合型架、精加工型架、检验型架;7、影响装配型架刚度的主要因素 型架的总体结构型式选用不当;结构布局不合理;一些安装重要接头定位器的部位局部刚性不足。8、激
19、光跟踪测量系统的基本工作原理 在目标点上安置一个反射器,跟踪头发出的激光射到反射器上,又返回到跟踪头,当目标移动时,跟踪头 调整光束方向来对准目标。同时,返回光束为检测系统所接收,用来测算目标的空间位置。第六章 1、虚拟设计技术包括工程分析、虚拟制样、网络化协同设计、数字化预装配及设计参数的 交互式可视化等;其主要特征有:1 沉浸性;2 简便性;3 多信息通道;4 多交互手段;5 实时性;2、数字样机工程分析的主要内容;空间结构分析、运动分析、装配模拟分析、人机工程、数字样机的优化、重量分析、维修性 模拟、工艺性评估 3、数字化预装配的主要内容 装配模型信息、装配序列规划、装配路径规划、数字化
20、预装配中的碰撞、干涉检查、可装配 性评价等 4、DMU 装配路径规划两种实现方法的比较;借助 CATIA 的现有功能模块进行动态拆卸,并将整个动态拆卸过程中的安全可达装配路 径记录下来,然后通过逆向得到装配过程,然后将装配过程生成 Replay 的动态装配形 式,进行装配仿真演示并保存下来。利用 CATIA 的 DMUCheck 模块中的 PathFinder 功能,利用此功能自动寻找装配路径。两 种路径各有优势和不足。比较 借助 CATIA 现有模块:缺点:路径的安全可达受人为因素影响较大工作量大。优点:可靠性高,结果正确率高。利用 DMUCheck 中的 PathFinder 模块:优点:
21、自动化程度较高,只需确定路径的起点和终点,无须人工干预即可生成安全 的装配路径。缺点:计算量大、计算时间长,尤其对于起点与终点间有障碍物的情况;对于复杂 外型的零件,难以查找到安全路径,会发生搜索失败。5、什么是 PPR?其作用是什么?PPR:(Product,Process,Resource 作用:包含了产品设计制造过程的所有信息(产品、工艺和资源,确保 CATIA/ENOVIA/DELMIA三者的有效集成,保证了 EBOM 和 MBOM 的统一管理,能够为整个企业共享;可以验证产品的可制造性,可维护性 同时在产品的实际生产前充分地验证生产工艺,以保证首件的合格率,大大减少制造成本;更改管理
22、,数据一致性,产品设计的改变很容易地被反映到工艺设计。6、DELMIA 有上百个子模块,按功能模块划分为三大块 DPM(数字制造工艺、DPE(数字工艺工程、DELMIA QUEST(工厂流程、物流仿真 第七章 1、如何提高装配效率、降低成本。目前主要方法有哪些?采用现代工程设计方法(柔性化工装、模块化装配、高度集成的数字化航电系统等 采用数字化模拟装配技术 采用大型整体零件(采用摩擦焊、高速加工、复合材料构件等 采用在线数字化测量、定位及监控 建造移动装配生产线 2、iGPS 系统工作原理及主要组成部分.iGPS 系统:利用室内接收器接受发射器的光信号,并通过无线网络反馈回中央控制电脑,进 行
23、精度迭代计算,并向执行机构发出动作指令,动作执行机构根据指令,驱动移动元件调整 飞机部件到正确位置。iGPS 系统组成:发射器;传感器(3D 智能靶镜;手持探头;系统软件:软件为 WORKSPACE;接收器电路;3、INDOOR GPS 在装配现场可解决哪些问题?a 对关键点进行实时监控,从而为工装实现在线导航;b 关键点的钻孔;c 支持多用户的同时工作;d 质量控制。4、多点成形技术 多点成形技术:是采用离散的点来拟合飞机装配部件的三维型面,即以点代面。利用它的可 重构性,一套柔性工装可以装配多种飞机零件。5、飞机柔性装配的关键技术(从工艺、(多点成形工装、测量设备、数控、闭环、自动 化定位
24、、装配仿真等方面论述 6、飞机部件车间运输系统三种形式分类和应用(吊装、轮运和气垫。吊装运输;轮式运输;气垫运输;应用:试制和小批量阶段:吊装为主、轮运次之、气垫为辅 大批量阶段:轮运为主、吊装次之、气垫为辅 7、飞机总装对接的关键技术,对接部位的几种类型,机身段对接的种类(按工位分、翼 身对接的种类;(1 对接的关键技术:对接部位的确定、对接基准的选则、测量方法的应用等都是关注的焦点。对接部位:机身段对接、翼身对接、机翼/尾翼对接。(2 机身对接工位划分:多工位完成机身对接(如 ARJ21;单工位完成机身对接(如 A400;(3 翼身对接:全翼对接、外翼对接 8、麦克纳姆轮(MecanumW
25、heel 作为一种典型的全向轮,其运动原理是什么?麦克纳姆轮,即为一种典型的全向轮。与普通车轮的结构不同,其圆周安装有可自由转动的 鼓形辊子,车轮的轴向与辊子的轴向有一夹角,所有辊子的轮廓构成 Mecanum 轮的工作表面。辊子可以绕辊子与地面接触点、自身轴向、车轮轴向转动等三个自由度,而车轮自身同样也 具有绕车轮轴向和辊子与地面接触点的转动以及沿辊子径向方向的平动的能力。当电机驱动 Mecanum 轮运动时,车轮整体与普通车轮一样绕着自身轴线转动运动,而圆周辊子随车轮转 动的同时还能够绕自身轴线转动。由于车轮轴线与辊子轴线有一夹角,这就使 Mecanum 轮在 绕车轮轴线转动的同时还具有沿车
26、轮轴线方向运动的趋势。若干个 Mecanum 轮(通常为三个 或四个适当地组合就可以构成在运动平面上具有 3 个自由度(x 方向平动、y 方向平动及 绕移动机构中心的转动的全向移动机构。9、对接技术作为飞机总装的核心,有自动对接和非自动对接方式,试简述各自代表性的对 接技术。非自动对接:(1 型架加吊车方式对接;(2POGO 柱方式手工调整对接。自动对接(1 支点式联调对接。大量的 POGO 柱形成一个点状网络系统,与飞机部件上的支撑接头一对 一连接,通过联合调整(手工或自动 使飞机部件进入正确坐标位置。(2 托架式调整对接。通过一个连在机体外表面带保型的固定托架将机体托起,参与对接。使飞机部
27、件对接更稳定、更准确、更不容易变形。10、飞机总装对接中常采用的四种基准方法.机身内部基准定位;机身段截面基准定位;机身表面基准定位;非机上基准定位 11、飞机总装对接中采用的测量手段.常规光学工具测量法;激光准直仪测量法;激光跟踪仪测量法;激光雷达测量法;iGPS 测量 法;12、国外大飞机总装线布局有哪几种(串行、并行、斜排?并举例说明。(1 串行式(波音 717、777【扩展性较差】;(2 并行式(波音 737【扩展性好】;(3斜排式(波音 787;13、飞机壁板自动化装配系统主要有哪四大类,分析其各自的优缺点?(1 C 型、D 型自动钻铆机(适合局部自动化应用,尤其是翼面类壁板;优点:
28、钻铆质量高;钻铆效率较高;成本中等;应用成熟;缺点:上下架时间设备闲置;可加工壁板弧度较小;(2 卧式龙门自动钻铆系统(特别适合机身的大弧度壁板;优点：钻铆质量较高；钻铆效率高；一台设备可对应多工位，设备闲置时间少；可加工壁板 弧度较大；缺点：成本较高；（3）立式龙门自动钻铆系统（特别适合较小弧度壁板，如翼面类壁板）；优点：铆质量较高；钻铆效率高；一台设备可对应多工位，设备闲置时间少；缺点：加工壁板弧度较小；成本较高；（4）工业机器人自动化制孔系统（适合较小尺寸壁板，如平尾等）；优点：柔性好；成本较低；缺点：制孔精度一般；一般只能应用于较小尺寸壁板；一般不能铆接。14、先进的飞机柔性装配技术是
29、保证飞机部件和飞机整体性能的关键技术之一，什么是数字 化柔性装配？具体包括哪几方面的研究内容(即关键技术）。（1）数字化柔性装配是建立在计算机数字信息处理平台上的融合飞机的全数字量协调体系，应用计算机信息技术、数字控制技术，采用各种数控装配工具，实现自动化夹持、制孔、铆 接和无缝校准对接，完成组件、部件和机身的装配连接等的综合性系统工程。（2）内容（关键技术）：包括装配设计、准备、进行、测试四个阶段 飞机装配工艺技术、飞机柔性装配工装技术、激光跟踪测量技术、计算机数字控制技术、机 器人全闭环定位技术、移动定位平台技术、装配仿真控制技术。飞机装配工艺技术：研究飞机装配的基本结构的技术，对几种装配
30、构建模式进行分析，如蒙 皮封装、长桁类零件、隔板悬挂导轨流水线、气动工具、可重构模块工装、模块化子装配系 统和直接作用机翼箱体等。多点成形技术:是采用离散的点来拟合飞机装配部件的三维型面，即以点代面。利用它的可 重构性，一套柔性工装可以装配多种飞机零件。激光跟踪测量技术：利用激光束小变形的特性，应用测角原理，通过靶镜在空间快速定位目 标体的 6 个自由度，准确调整飞机机体的状态和位置，使之达到精确测量和快速定位。（参 考激光跟踪测量仪定义）计算机数字控制技术：是飞机实现数字化柔性装配的基础，它将完成装配过程中对各种运动 部件的精确定位和制孔、铆接，实现工装系统对飞机装配部件的可靠固定，保证飞机装配外 形与数字化样机的一致性。机器人全闭环定位技术：采用了嵌入式控制方法，将三维激光跟踪仪和机器人通过计算机集 成起来，对机器人进行全闭环控制，提高了机器人的定位精度，可完成飞机的高精度钻孔要 求。移动定位平台技术:实现制孔铆接单元的位置和沿蒙皮法线方向的定位，解决大尺寸空间的 精确定位,移动定位平台用于安放制孔铆接单元 装配仿真控制技术: