机械工程论文复杂零件自动加工及组装技术的研究

　　机械工程论文投稿期刊推荐《机电元件》于1981年创刊，系国家工业和信息化部主管、国营第七九六厂(四川华丰企业集团有限公司)主办、中国电子元件行业协会电接插元件分会协办、接插件专业情报网与继电器专业情报网联合出版的刊物。
　　【摘要】飞行器的复杂零件自动加工及组装技术是指将形状结构复杂、质量特征多、制造工艺复杂、工序多，且加工精度高的飞行机械零件的加工进行自动化的加工及组装。飞行器复杂零件的自动加工以及组装的质量，影响和制约着我过飞行器的制造质量，确保和提升飞行器复杂零件加工和组装技术已成为国内外企业普遍关注的重点。

　　【关键词】飞行器,自动加工,组装,竞争力

　　飞行器复杂零件自动加工及组装，是将多学科设计优化技术中的系统自动加工引入到零件的祖东加工及组装中，并且这一技术已被广泛的应用与飞行器以及其他相关模拟机的应用当中，最终获得均匀分布的对应不同权重分配情况下的最优自动组装反感，为飞行器的优化和改良以及批量产出提供了强大的后备支持。

　　1.自动加工技术

　　1.1 为评估复杂零件加工过程对工件最终加工质量的保证能力

　　为评估复杂零件加工过程对工件最终加工质量的保证能力考虑复杂零件加工过程中的控制和调整策略，是否基于模型的精准性，建立了加工过程工艺能力的观察模型，采用基于飞行器质量损失函数的过程工艺能力指数分析及计算方法，对复杂零件加工的过程工艺能力进行评估，以此衡量该加工过程是否满足复杂零件加工的需要。

　　1.2 为确定效能最高的工艺能力改进方向和方位

　　为确定效能最高的工艺能力改进方向和方位提出了工序间和工序内两层的过程参数敏感性分析方法，以此来确定对工艺能力改进最有效的过程参数。

　　2.自动组装技术

　　2.1 自动组装技术的实现方式

　　基于形状特征的自组装技术的基本思想是飞行器件和目标位置都具有某种形状特征，有且只有一个器件能在目标位置以某种姿态稳定下来。装配开始的时候，批量制造的大量微器件被随机放置到目标区域附近。在长时问的振动或其它扰动的作用。大量的器件得以迁移位置并变换姿态，直到寻找到一个合适的同标位置并对准姿态稳定下来。基于这种技术，可以使目标位的器件得以最精准的防止，并且可以实现全面自动加工以及组装，并由于降低表而能的自发行为，器件被旋转角度直到和期望的姿态吻合，加强了零件的稳固性，降低了差错值。

　　2.2 自动组装技术的应用

　　自组装技术可以实现并行组装，所以装配速度可以适应微细加-F技术的批量生产要求，但这项技术要求微器件满足预先设定的形状特征，所以也缺乏通用性。自动组装对于此点没有没苛刻的要求，将会获得更加广泛的用途。

　　2.3 自动组装技术的应用范围

　　作为飞行器零件装配技术的核心技术――微操纵技术已经有了超过二十年的研究历史，这项技术已经日趋成熟，并且逐步的被应用在现今很多飞行器零件的自动组装线之上.一方面由于这项技术的应用范围很广，提升空间十分广阔，另一方面是研究人员对此项技术的关注度十分高，在研究中，大幅的提高了装配效率。

　　2.4 更高性能的自动加工以及组装系统

　　为能装配出高性能的系统，人们希望装配几十到几百微米大小的微器件时能达到亚微米的装配位置精度。但到目前为止，除非在目标位置设计有定位机构，微操作器在平面下释放微器件的位置精度一般都只有几微米。所以微器件装配的位置精度也还需要进一步提高。对于一次完成几万个器件的并行微米技术来说，这种串行化的组装方式是个速度瓶颈，必须解决装配的速度问题.

　　3.数字应用关键技术

　　本项目开发过程中，已经攻克的关键技术主要包括：过程引擎技术、基于数据的业务建模技术、基于构件的软件复用技术以及基于模板的界面表现自动生成技术等四项关键技术。

　　3.1 过程引擎技术

　　JSOWP平台的过程引擎(Process Engine)技术实现并解决了三个问题，首先，解决了引擎功能增加的同时仍能保持较高的执行效率的问题;其次，解决了分布式过程引擎集群的基于特征量的负载均衡问题;最后，实现了多路由复杂条件下目标任务的最快识别与最优调度。

　　3.2 基于数据的业务建模技术

　　通过对企业实际业务的分析发现，业务的本质是数据及其关系，而业务的表现正是数据及其关系的体现。JSOWP平台通过数据及其关系的描述建立了过程模型(Process Model)。

　　3.3 基于构件的软件复用技术

　　软件构件技术是软件复用的核心技术，JSOWP平台将通过研究构件分类策略、组织模式及检索策略，建立构件库系统来支持构件的有效管理，同时提供行之有效的检索机制方便使用者使用。

　　3.4 基于模板的界面表现自动生成技术

　　目前，所有的企业级应用系统开发中，很多工作都集中在界面开发，降低界面开发和维护的工作量和难度就成为非常迫切的问题。JSOWP平台的UI引擎(UI Engine)采用了自动和手动相结合的方式、利用基于数据的界面表现自动生成了技术创建用户界面，大大降低了界面开发和维护的工作量。

　　4.飞行器复杂零件加工以及自动组装的现状及存在的问题

　　4.1 针对复杂零件的加工过程，传统质量控制方法面临着以下挑战：

　　目前，飞行器零件加工质量控制通常是针对单工序的，将一个生产过程划分成多个工序，然后在这些工序后面加入质量检验和控制点，或应用统计过程控制方法以提高该工序的质量。它没有考虑复杂零件加工过程中多因素耦合现象的存在，仅仅是对各工序的每个零件质量特征进行独立分析，虽然近年来两种质量诊断理论和多元自动组装控制图技术在这一方面有所涉及，但也仅是单独地考虑了自动加工的耦合或单个工序上产品组装过程中的耦合，而没有同时兼顾两个方面，忽略了复杂零件加工过程以及组装过程中的问题。

　　4.2 由于传统方法造成问题的原因

　　由于传统的质量控制方法是基于单工序、单响应的，属于事后控制，缺乏主动预测与在线控制的能力，而复杂零件加工过程是多变量、多响应的，因此在实际加工过程中运用传统的统计质量控制方法很难对影响复杂零件加工质量的过程误差源作出及时准确的诊断，不能为在线加工过程调整提供指导。

　　4.3 对于此类问题的改进方法

　　目前的质量控制都是针对制造的某一个过程：加工或装配来进行的，

　　从实际制造情况来看，复杂零件包括加工和装配两个阶段，产品的最终质量控制成效和装配的效能是相互关联而密不可分的，因此从质量控制过程来看，应在复杂零件的加工过程中考虑其装配特点，研究面向装配的加工过程质量控制问题。由此可知，由于传统质量控制方法不能直接应用于复杂零件加工过程，应针对复杂零件加工过程的实际特征和情况，研究其质量控制技术和方法，来保证和改进复杂零件加工过程质量。对飞行器外形气动、隐身综合优化设计这一问题，没有从传统的设计思路，而是从对复杂系统设计进行较为准确优化建模出发，通过充分探索和利用工程系统中的相互作用，建模角度，考虑各学科(子系统)之间的相互影响，利用合适的优化策略组织和管理优化设计过程，在一定条件下通过各种手段降低加工以及组装的差错率，进一步提高了技术的精准性.

　　5.结语

　　本文将多飞行器的复杂零件自动加工及组装中几种方法进行结合，针对飞行器组装以及优化设计问题，与过去的方法进行对比，形成有效的方法来进一步完善各个细节环节，将最精准的组装方式应用到系统设计中.在完成本论文的过程中，无论是将多学科设计优化技术引入到外形设计中，将其与多目标优化处理方法相结合，还是对具体优化问题进行优化建模并求解，都遇到了一些或大或小的困难，有些已经得到妥善的解决，为了其在更广泛的飞行器制造业发挥更为重要和普遍的作用，还需要更为深刻的研究。

　　参考文献

　　[1]方宝瑞.飞机气动布局设计[M].航空工业出版杜，1997.

　　[2]K D Lec.Inverse Airfoil Design Using the Navier-Stokes Equations，1993.