飛機柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析技術研究

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1、中圖分類號：TH164論文編號：102870513-S239學科分類號：082503碩士學位論文飛機柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析技術研究研究生姓名侯東旭學科、專業(yè)航空宇航制造工程研究方向CAD/CAM指導教師譚昌柏副教授南京航空航天大學研究生院機電學院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonStatisticalDimensionalDeviation

2、AnalysisforAircraftCompliantPartsAssemblyAThesisinAeronauticandAstronauticManufacturingEngineeringbyHouDongxuAdvisedbyAssociateProf.TanChangbaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013在此特別感謝國家自然科學基金(50905084)、國家自然科學基金(51275236)以及航

3、空科學基金(2010ZE52054)資助。承諾書本人聲明所呈交的碩士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學碩士學位論文摘要飛機結(jié)構(gòu)中包含大量易變形的鈑金零件和非金屬薄殼零件，為了減

4、少裝配變形，飛機柔性零件的裝配中需要使用裝配型架等工藝裝備。由于柔性零件自身的形狀誤差、定位偏差、裝配型架等工藝裝備的定位、安裝偏差，柔性零件在裝配過程中不可避免地存在某種程度的變形，嚴重影響飛機的制造尺寸質(zhì)量。目前，柔性零件裝配偏差的研究主要集中于汽車鈑金件的焊接工藝，未針對飛機裝配進行專門的研究。本文在國家自然科學基金（50905084,51275236）和航空科學基金（2010ZE52054）的資助下，根據(jù)飛機柔性零件裝配的特點，研究了柔性零件表面形狀連續(xù)性表達和幾何協(xié)方差建模方法，研究飛機外（內(nèi)）形采用典型的裝配型架卡板定位的偏差統(tǒng)計分析模型

5、，在小變形、線彈性假設下研究裝配力與裝配變形的分段線性力學模型，結(jié)合統(tǒng)計學的理論建立了飛機柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析模型。主要的研究內(nèi)容和研究成果如下：建立了柔性零件表面形狀幾何連續(xù)性表達和幾何協(xié)方差模型。受材料變形幾何連續(xù)性的作用，柔性零件表面各測點的偏差變化并不是獨立的，具有相關性。運用勒讓德多項式和正弦多項式分別刻畫翹曲偏差和波動偏差的變化曲線，實現(xiàn)了表面形狀的混合多項式表達。進而結(jié)合測點偏差的方差，建立表面偏差的幾何協(xié)方差模型。通過與實驗件表面偏差三坐標測量數(shù)據(jù)的對比驗證幾何協(xié)方差模型的有效性。提出了飛機裝配型架卡板定位偏差的統(tǒng)計分析方法。建

6、立了卡板接頭的孔-銷-孔（槽）配合公差與工作型面法向定位偏差的幾何模型，運用確定性定位分析的線性算法建立了接頭公差與工作型面接觸點法向偏差之間的統(tǒng)計關系式，并采用Vis/VSA軟件仿真驗證了卡板定位偏差統(tǒng)計分析方法的正確性。建立了飛機柔性零件裝配偏差的分段線性力學分析模型。根據(jù)鉚接中的裝配力的作用特點，將裝配過程中零件變形分為多個階段，基于小變形、線彈性的假設，建立裝配力與裝配變形之間的分段線性關系模型。設計了柔性件裝配偏差實驗，運用鋁合金薄板的裝配偏差實驗驗證了上述分段線性力學模型的有效性。提出了柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析方法。運用柔性件裝配偏差分

7、段線性力學模型和統(tǒng)計學的理論，建立了柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析模型。將統(tǒng)計分析模型運用于某型飛機平尾固定前緣蒙皮和肋板的裝配實例，通過Vis/VSA軟件的蒙特卡洛裝配仿真分析對比，驗證統(tǒng)計分析模型的有效性和適用性。關鍵詞：飛機制造，柔性零件裝配，裝配偏差分析，彈性變形，幾何協(xié)方差模型，統(tǒng)計分析I飛機柔性零件裝配偏差的統(tǒng)計分析技術研究ABSTRACTTheaircraftstructurecontainsalargenumberofweaklyrigidsheetmetalparts,aswellasflexiblecompositecomponent

8、sandtheassemblyofaircraftflexiblepartsneedthehelpofass