航空发动机转子柔性装配工装的精度研究
Research on Accuracy of Aero-engine Rotor Flexible Assembly Tooling
目前航空发动机装配采用人工装配、刚性工装、人工检测与半自动化检测等方法,使装配精度受诸多人为因素的影响而无法保证装配质量.本文针对传统的航空发动机装配方式成本高并且难以满足现代发动机的高准确度等要求,结合柔性工装具有快速、高效、精确等优点,根据航空发动机装配特点,提出了基于并联机器人的航空发动机转子柔性装配工装的设计理念并进行了精度研究,此研究对于解决航空发动机装配周期长、装配质量低等问题具有重要意义.首先,从航空发动机转子装配工装设计要求出发,完成了柔性工装的概念设计,建立了柔性工装基础平台,进而对柔性工装中的并联机构作了运动学分析.然后重点对柔性工装进行了精度分析与综合,先基于独立作用原理建立了误差模型,采用蒙特卡洛法分析了影响柔性工装精度的几何因素,最后参考精度分析获得的数据,根据柔性工装的定位精度要求,运用基于内点罚函数的粒子群优化算法,以加工制造成本最小为目标函数进行了精度综合,合理分配了柔性工装关键零部件的公差.为确保设计完成的柔性工装符合航空发动机实际的装配工艺,本文还研究了柔性工装的标定补偿方法,建立了精度补偿数学模型并通过实例仿真证实了该方法的有校性,从而找到了提高工装精度的另一有效途径.由于上述的精度分析没有考虑物理因素对柔性工装精度的影响,为进一步保证柔性工装的工作质量,本文最后对柔性工装进行静刚度建模,采用有限元法仿真分析了载荷作用下其简化模型在不同工况下的应变情况,发现了它的薄弱环节,为柔性工装的加工和装配提供了理论依据.该项课题研究中将并联机构作为航空发动机柔性工装基础平台在航空发动机数字化装配制造领域具有创新性.同时本文方法对于航空发动机柔性工装的设计实现以及提高定位平台的精度具有重要意义.
- 作者：
- 朱宁
- 学位授予单位：
- 沈阳航空航天大学
- 专业名称：
- 航空宇航推进理论与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 石宏
- 中图分类号：
- V263.2
- 关键词：
- 航空发动机；并联机器人；柔性工装；精度分析与综合；蒙特卡洛法
- Aero-engine; Parallel Robot; Flexible Tooling; Accuracy Analysis andSynthesis; Monte Carlo;