面向複雜航空產品裝配的公差最佳化技術研究

《面向複雜航空產品裝配的公差最佳化技術研究》是依託南京航空航天大學，由譚昌柏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向複雜航空產品裝配的公差最佳化技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：譚昌柏
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

合理的公差分配對提高飛機裝配成功率和裝配質量、降低製造成本意義重大，由於飛機裝配準確度受工裝移形誤差、夾具定位誤差以及零件製造誤差綜合影響，公差設計難度較大，尚缺乏公差最佳化設計的有效手段。本項目擬將飛機裝配中難度最大的多交點裝配抽象為空間連桿機構，借鑑空間連桿機構的位移分析方法來分析多交點裝配協調誤差；綜合考慮多種因素（零件可加工性、設備條件、技術條件等）的公差成本特點，研究製造可變性的成本－公差建模技術；考慮飛機裝配工藝協調環節，建立以最小成本為目標的裝配公差最佳化模型和基於可行性與敏感性分析、以裝配質量為約束的公差穩健設計模型，以支持複雜航空產品裝配的公差最佳化設計。本項目研究成果將為開發具有自主知識著作權的飛機裝配公差輔助設計軟體提供重要的理論和技術支撐。

結題摘要

飛機零部件眾多，裝配工藝複雜，互換協調準確度要求高，公差設計的難度極大。本項目提出了複雜尺寸協調模式下飛機製造公差最佳化設計的一系列新思路和方法，對於提高飛機製造質量、降低成本具有重要意義。 將裝配協調難度最大的飛機多交點裝配抽象為空間連桿機構，利用其位移方程來分析多交點裝配協調誤差，建立了多交點對接裝配中有關交點同軸度和交點共面度誤差的模型，推導了常見三交點同軸度、四交點共面度協調誤差計算公式，為多交點裝配的公差設計提供了理論依據。從面向製造的設計思想，提出了直覺模糊製造知識驅動的公差穩健設計方法。從工藝裝備價值、零件可加工性等五方面建立直覺模糊製造知識集，建立了製造成本因子的多級直覺模糊綜合評判法方法，建立了製造知識驅動的成本-公差模型，基於模糊質量損失理論建立了公差的模糊穩健最佳化模型。該方法將成本-公差建模與公差最佳化設計相結合，全面考慮了各類製造知識對公差設計的影響，適用性好。針對飛機多交點裝配協調關係複雜、設計變數多等特點，建立了飛機多交點裝配協調離散公差最佳化模型，提出了基於協調關係約束的離散公差的分枝估界算法，提高了公差最佳化模型的求解效率。針對飛機製造中由於工序能力指數和公差存在變差，可能導致無法滿足飛機裝配質量要求以及製造成本波動較大的問題，運用穩健設計方法建立了飛機裝配公差的可行穩健性和敏感穩健性兩類設計模型，並提出了公差可行敏感穩健設計的多目標最佳化問題的寬容分層序列求解算法，提高了公差設計的可靠性。 從飛機製造工藝規劃的實際需求出發，根據上述研究成果開發了具有自主著作權的計算機輔助飛機製造公差設計軟體，並取得了良好的套用效果。本項目研究豐富和完善了公差設計的理論體系，促進了計算機輔助公差設計技術在我國飛機製造業的深入套用，為飛機製造公差的最佳化設計提供了技術支撐。