亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        運(yùn)載火箭超大直徑艙段鉚接裝配研究

        2021-06-19 08:49:00呂九九白景彬侯東旭張普光
        關(guān)鍵詞:艙段壁板工藝流程

        呂九九,白景彬,侯東旭,曹 健,張普光

        (首都航天機(jī)械有限公司,北京,100076)

        0 引 言

        超大直徑運(yùn)載火箭是中國(guó)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志,也是維護(hù)中國(guó)太空安全、推動(dòng)中國(guó)太空探索向更加遙遠(yuǎn)深空拓展的戰(zhàn)略工具[1]。重型運(yùn)載火箭的研制涉及箭體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、地面發(fā)射系統(tǒng)等關(guān)鍵組成,是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在箭體結(jié)構(gòu)研制方面,重型運(yùn)載火箭芯級(jí)直徑為Φ9500 mm[2],遠(yuǎn)超長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭Φ3350 mm及長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭Φ5000 mm的規(guī)模。在整個(gè)箭體結(jié)構(gòu)中,鉚接艙段起到貯箱間連接及儀器設(shè)備安裝載體的作用,是重要的承力部段,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是箭體結(jié)構(gòu)研制的一個(gè)難點(diǎn)。重型運(yùn)載火箭的鉚接艙段為超大直徑艙段,中國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的研制經(jīng)驗(yàn)匱乏,現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)及工程經(jīng)驗(yàn)均源自現(xiàn)役運(yùn)載火箭Φ3350 mm箭體研制的積累,難以滿足超大直徑艙段研制需求。為了降低研制過程中的風(fēng)險(xiǎn),需要開展先期技術(shù)攻關(guān),本文以某典型大直徑艙段為例,將先進(jìn)的鉚接裝配技術(shù)與裝配仿真的方法結(jié)合起來,開展超大直徑艙段鉚接裝配工藝方案的研究。

        1 典型艙段結(jié)構(gòu)分析

        運(yùn)載火箭箭體結(jié)構(gòu)艙段主要包括以下4種結(jié)構(gòu)形式(見圖1):a)金屬(復(fù)合材料)蒙皮、框、桁鉚接結(jié)構(gòu);b)整體網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu);c)網(wǎng)格加筋壁板焊接或鉚接結(jié)構(gòu);d)復(fù)合材料整體成型結(jié)構(gòu)。其中,蒙皮、框、桁鉚接結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛,且零部件的加工難度相對(duì)較低,但傳統(tǒng)的手工鉚接存在諸多缺點(diǎn):位置精度差、噪聲大、勞動(dòng)強(qiáng)度低等[3]。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)鉆鉚技術(shù)在航空航天產(chǎn)品制造過程中廣泛應(yīng)用,大量產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐證明,自動(dòng)鉆鉚技術(shù)在保證鉚接裝配質(zhì)量的同時(shí)可大幅提高裝配效率、降低噪聲[4]。

        圖1 箭體結(jié)構(gòu)鉚接艙段的結(jié)構(gòu)形式Fig.1 Structural Style of Riveting Assembly Cabin in Carrier

        目前,國(guó)外航空、航天企業(yè)在艙段鉚接裝配領(lǐng)域廣泛采用自動(dòng)鉆鉚技術(shù)。以B777、A340、A380、F-22、F-35等為代表的新型軍民機(jī)集中反映了國(guó)外飛機(jī)制造技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),同時(shí),已經(jīng)形成了成熟的鉚接裝配技術(shù)體系。中國(guó)部分航空企業(yè)艙段鉚接裝配也采用自動(dòng)鉆鉚技術(shù)。

        本文主要進(jìn)行鉚接裝配工藝方案的研究,選取裝配過程復(fù)雜的蒙皮、框、桁鉚接結(jié)構(gòu)艙段為研究對(duì)象,同時(shí)為了保證成果的適用性,選取內(nèi)部布局承力梁的復(fù)雜艙段為研究對(duì)象,如圖2所示。

        圖2 典型艙段結(jié)構(gòu)分解Fig.2 Structural Decomposition of Typical Cabin Structure

        該艙段直徑9500 mm,高度5000 mm,由內(nèi)部井字梁及外部鉚接殼段組成,鉚接殼段包括框環(huán)、桁梁、蒙皮等零組件,零件間采用大量大直徑鉚釘及大螺栓連接。裝配需要完成約需20 000余顆大直徑鉚釘(Φ5 mm)的安裝和10 000余顆大直徑螺栓(M10以上)的安裝,且螺栓均鉸孔,傳統(tǒng)手工操作難以完成,因此需進(jìn)行工藝方案研究。

        2 裝配工藝方案分析

        根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)水平,艙段鉚接裝配可選的工藝方案包括手工鉆鉚裝配方案及自動(dòng)鉆鉚裝配方案兩種。a)手工鉆鉚裝配:工人手持氣動(dòng)或電動(dòng)工具完成制孔、塞釘、鉚接(螺接),用到的主要裝備為鉚接裝配型架,如圖3a所示。b)自動(dòng)鉆鉚裝配:自動(dòng)化設(shè)備按照數(shù)控程序完成制孔、塞釘、鉚接(螺接)工作,依據(jù)設(shè)備不同,可以分為機(jī)床式自動(dòng)鉆鉚、機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚,如圖3b、3c所示[8]。

        圖3 艙段鉚接裝配工藝方案Fig.3 Process Program of Riveting Assembly Cabin

        手工鉆鉚裝配工藝是在中國(guó)運(yùn)載火箭鉚接艙段研制生產(chǎn)過程中沿用多年的傳統(tǒng)工藝。雖然該工藝具有技術(shù)成熟、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),但是生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量一致性及穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)同樣突出。隨著航天產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的要求越來越高,傳統(tǒng)手工工藝已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品研制及生產(chǎn)需求。對(duì)于超大直徑鉚接艙段,零件的加工尺寸成倍增長(zhǎng),且零件廣泛使用高強(qiáng)度材料,手工操作難以滿足高精度的制孔需求(螺栓孔精度要求H9)及大直徑鉚釘成型需求。因此,傳統(tǒng)手工工藝已無法適應(yīng)超大直徑運(yùn)載火箭艙段大面積鉚接裝配。

        自動(dòng)鉆鉚工藝目前在國(guó)內(nèi)外航空、航天領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。中國(guó)運(yùn)載火箭鉚接艙段部分產(chǎn)品的生產(chǎn)也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的工程化應(yīng)用,產(chǎn)品對(duì)象包括壁板、筒段殼體、錐段殼體,加工范圍涵蓋Φ2250 mm~Φ5000 mm直徑產(chǎn)品,采用的加工方式包括機(jī)床式自動(dòng)鉆鉚、機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚。機(jī)床式自動(dòng)鉆鉚,典型設(shè)備如圖3b所示,該類設(shè)備加工精度高(定位精度±0.1 mm、制孔精度H7),制孔及鉚接能力強(qiáng),但是機(jī)床式自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的靈活性、適應(yīng)性差,且該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、投資成本高。

        機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚,典型設(shè)備如圖3c所示,該類設(shè)備由工裝系統(tǒng)及機(jī)器人系統(tǒng)組成,加工精度(定位精度±0.2 mm、制孔精度優(yōu)于H9)滿足運(yùn)載火箭鉚接艙段需求,且機(jī)器人系統(tǒng)布局靈活、適應(yīng)性及拓展性強(qiáng),是運(yùn)載火箭超大直徑艙段鉚接裝配的優(yōu)選方案。

        3種工藝方案的優(yōu)劣對(duì)比結(jié)果見表1。

        表1 3種工藝方案優(yōu)劣對(duì)比(1~5★)Tab.1 Camparison of the Advantages and Disadvantages of the Three Process Schemes

        3 工藝流程設(shè)計(jì)及仿真分析

        3.1 工藝流程設(shè)計(jì)及分析

        以某超大直徑典型鉚接艙段為例,采用機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚的工藝方案,進(jìn)行裝配工藝流程的設(shè)計(jì)及分析。根據(jù)圖1所示典型艙段產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)役運(yùn)載火箭艙段鉚接裝配的工程經(jīng)驗(yàn),超大直徑運(yùn)載火箭典型鉚接艙段自動(dòng)鉆鉚裝配的工藝流程設(shè)計(jì)包括以下3種方案:

        a)工藝流程方案一:采用骨架式的裝配方法,如圖4所示。

        圖4 工藝流程方案一Fig.4 The Technological Process of the First Scheme

        由圖4可知,方案一首先定位內(nèi)部井字梁,依次定位框環(huán)、蒙皮、桁梁,完成艙段的預(yù)裝配,進(jìn)行自動(dòng)制孔、自動(dòng)鉚接、螺接,完成整個(gè)艙段的裝配。此種方案工藝風(fēng)險(xiǎn)較小,鉆鉚裝配主要集中在一種設(shè)備上完成,節(jié)約設(shè)備成本。方案缺點(diǎn)是大部分工作集中在單臺(tái)設(shè)備上,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低,同時(shí),由于內(nèi)部井字梁結(jié)構(gòu)的干涉,自動(dòng)鉆鉚設(shè)備操作空間小,相當(dāng)部分的鉆鉚位置設(shè)備不可達(dá),需要大面積手工操作。

        b)工藝流程方案二:采用壁板式及骨架式裝配相結(jié)合的方法,如圖5所示。

        圖5 工藝流程方案二Fig.5 The Technological Process of the Second Scheme

        由圖5可知,方案二先運(yùn)用壁板自動(dòng)鉆鉚裝配技術(shù)完成桁梁及蒙皮壁板的裝配,分塊壁板上架定位預(yù)裝配,其余工藝流程同方案一。此種方案將大面積鉆鉚裝配的工作拆分為壁板及殼體兩個(gè)階段,可以大幅縮短生產(chǎn)周期提高效率,但是仍然不能解決艙段內(nèi)部井字梁干涉影響艙段自動(dòng)鉆鉚設(shè)備操作空間的問題。

        c)工藝流程方案三:仍然采用壁板式及骨架式裝配相結(jié)合的方法,集中解決內(nèi)部井字梁干涉的問題,如圖6所示。將艙段拆分為殼體及井字梁2個(gè)部分,首先完成殼體的自動(dòng)鉆鉚裝配并下架,井字梁定位完成后,殼體重新上架并與井字梁套裝。此種工藝流程方案簡(jiǎn)化了自動(dòng)鉆鉚殼體的結(jié)構(gòu),便于自動(dòng)鉆鉚設(shè)備效能的發(fā)揮,但是存在由于殼體變形導(dǎo)致的殼體與井字梁套裝困難的風(fēng)險(xiǎn),需要進(jìn)一步分析驗(yàn)證。

        圖6 工藝流程方案三Fig.6 The Technological Process of the Third Scheme

        從裝配質(zhì)量一致性、裝配效率、自動(dòng)化程度、工人勞動(dòng)強(qiáng)度和裝配成本5個(gè)方面對(duì)3種工藝方案進(jìn)行定量對(duì)比,結(jié)果見表2。工藝方案一骨架式裝配因手工裝配多,其優(yōu)劣繼承手工鉚接裝配的性能。工藝方案二的性能優(yōu)劣介于手工裝配和自動(dòng)裝配之間。工藝方案三的性能繼承自動(dòng)鉆鉚的優(yōu)劣。

        表2 3種工藝流程優(yōu)劣對(duì)比Tab.2 Camparison of the Advantages and Disadvantages of the Three Process Schemes

        3.2 仿真分析

        裝配過程虛擬仿真技術(shù)提供了在三維數(shù)字化環(huán)境中動(dòng)態(tài)安裝零組件的整個(gè)過程,可以為實(shí)際產(chǎn)品科學(xué)合理的裝配工藝、工裝等的設(shè)計(jì)提供全方位的指導(dǎo)[9]。本文利用虛擬環(huán)境DELMIA強(qiáng)大的裝配仿真功能,首先進(jìn)行裝配建模,然后進(jìn)行裝配順序和裝配路徑規(guī)劃,最后進(jìn)行裝配干涉檢測(cè)。

        超大直徑艙段裝配工藝流程復(fù)雜,在工藝設(shè)計(jì)階段,合理運(yùn)用裝配仿真技術(shù),可以提早發(fā)現(xiàn)干涉、不協(xié)調(diào)等問題,優(yōu)化工藝流程,優(yōu)化工裝設(shè)計(jì),降低裝配工藝風(fēng)險(xiǎn)。井字梁后裝的機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚過程仿真流程見圖7。

        圖7 裝配過程仿真Fig.7 Assembly Process Simulation

        在虛擬環(huán)境DELMIA下,利用自動(dòng)干涉檢測(cè) (Automatic Clash Detection)模式中的(Clash Detection(Stop))或(Clash Detection(on))進(jìn)行干涉檢測(cè),當(dāng)裝配過程發(fā)生干涉時(shí),一個(gè)會(huì)自動(dòng)停止,一個(gè)還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。若出現(xiàn)干涉碰撞,應(yīng)對(duì)發(fā)生干涉的路徑進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)不符合要求的裝配路徑進(jìn)行重新規(guī)劃,再對(duì)其進(jìn)行模擬仿真驗(yàn)證,直至所有的路徑都不會(huì)發(fā)生干涉。在虛擬裝配過程中,由于裝配序列規(guī)劃不合理也會(huì)引起干涉碰撞。在DELMIA環(huán)境下可以通過PERT Chart對(duì)已經(jīng)規(guī)劃過的裝配序列重新進(jìn)行調(diào)整,控制各個(gè)動(dòng)作之間進(jìn)行串并行操作,以滿足特殊的動(dòng)作需求。

        通過仿真發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)以下問題:a)壁板自動(dòng)鉆鉚時(shí)預(yù)留只鉆不鉚孔的正確性;b)艙段殼體定位預(yù)裝配時(shí)與型架的干涉;c)定位井字梁基準(zhǔn)選擇的合適性;d)殼體自動(dòng)鉆鉚機(jī)器人的可達(dá)性及機(jī)器人位置布置的合理性;e)殼體下架與工裝的干涉及吊高設(shè)置的合理性。

        4 結(jié)束語

        本文針對(duì)超大直徑艙段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),給出3種裝配工藝方案,綜合比較發(fā)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚將是未來的發(fā)展趨勢(shì),因?yàn)樵撗b配工藝具有航天設(shè)備柔性高、質(zhì)量一致性好、加工精度高、裝配效率高等不可替代的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚給出3種工藝流程方案,并對(duì)比分析了3種方案的優(yōu)劣,骨架式裝配由于內(nèi)部井字梁結(jié)構(gòu)干涉,需大面積手工操作;壁板式及骨架式裝配相結(jié)合的方案,壁板自動(dòng)鉆鉚能大幅提高效率,但井字梁干涉的問題依舊存在;壁板式及骨架式裝配相結(jié)合,并且井字梁后裝的方案,能避免井字梁干涉的問題,但存在殼體變形導(dǎo)致殼體與井字梁套裝困難的風(fēng)險(xiǎn)。此外,為避免上述3種工藝設(shè)計(jì)方案中存在的不足,可采用裝配過程虛擬仿真技術(shù),能提早發(fā)現(xiàn)干涉、不協(xié)調(diào)等問題,優(yōu)化工藝流程,優(yōu)化工裝設(shè)計(jì),降低裝配工藝風(fēng)險(xiǎn)。

        猜你喜歡
        艙段壁板工藝流程
        高考工藝流程題例析
        空間站艙段運(yùn)輸專列
        某大型飛機(jī)復(fù)合材料壁板工藝仿真及驗(yàn)證技術(shù)
        “四步”解答中學(xué)化學(xué)工藝流程題
        基于TwinCAT的艙段數(shù)字化柔性自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        航天器復(fù)雜整體壁板加工精度控制
        機(jī)翼下壁板裂紋擴(kuò)展分析
        水下航行器電池艙段溫度場(chǎng)數(shù)值模擬
        非線性壁板顫振分析
        多艙段圓柱殼振動(dòng)特性研究
        亚洲精品一区二区三区蜜臀| 乱色熟女综合一区二区三区| 国产自偷亚洲精品页65页| 国产va精品免费观看| 后入少妇免费在线观看| 国产精品人成在线观看免费| 女人被狂躁高潮啊的视频在线看| 一个人看的www免费视频中文| 黄色录像成人播放免费99网| 一区二区亚洲精品国产精| 狠狠摸狠狠澡| 依依成人精品视频在线观看| 亚洲av日韩片在线观看| 在线观看国产激情免费视频| 亚洲精品电影院| 欧美性猛交xxxx黑人猛交| 亚洲公开免费在线视频| 综合成人亚洲网友偷自拍| 欧美成人国产精品高潮| www插插插无码免费视频网站 | 久久洲Av无码西西人体| 中文字幕亚洲一区二区三区| 一本色道久久综合狠狠躁篇| 欧美日韩久久久精品a片| 亚洲AV无码日韩一区二区乱| 国产成人自拍视频播放| 让少妇高潮无乱码高清在线观看| 久久99国产亚洲高清观看韩国| 日韩精品有码在线视频| 亚洲午夜精品一区二区麻豆av| 毛片a级毛片免费观看| 亚洲Av午夜精品a区| 日本av第一区第二区| 国产a级毛片久久久精品毛片| 国产乱人伦av在线无码| 国产精品无码mv在线观看| 国产亚洲午夜精品久久久| 亚洲妇女无套内射精| 久久狠狠高潮亚洲精品暴力打 | 亚洲av乱码一区二区三区女同| 日本一区二区三区视频国产|