答辩博士：刘霞

指导教师：安鲁陵  教授

论文题目：飞机柔性件多工位装配偏差分析与控制技术基础研究

答辩委员会：

主席：汤文成  教授/博导  东南大学

委员：李东波  教授/博导  南京理工大学

周来水  教授/博导  南京航空航天大学

张丽艳  教授/博导  南京航空航天大学

黄  翔  教授/博导  南京航空航天大学

王小平  教授/博导  南京航空航天大学

            安鲁陵 教授/博导  南京航空航天大学

秘书：王志国  副教授/硕导  南京航空航天大学

答辩时间：2019年3月24日9:00

地点：南航明故宫校区15#425

飞机结构中包含了大量的在装配过程中易发生变形的柔性钣金件，此类柔性件的装配质量直接影响飞机的气动外形准确度。然而，在飞机柔性件装配中，由于工艺刚度小、连接面多、受力复杂、装配层次复杂、工位数量多等特点，导致生产中存在装配偏差大且难以准确预测和有效减小等问题。鉴于此，本文对飞机柔性件多工位装配偏差的分析与控制展开了研究。

主要研究成果与创新点如下：

（1）提出了飞机柔性件多工位装配偏差的建模方法。结合飞机柔性件装配的工艺和工装特点，考虑零件变形及其刚体运动引起的偏差，建立了涵盖串联和并联装配的刚柔混合的装配偏差状态空间模型。其中将零件变形纳入了DA孔定位的偏差模型中。针对偏差源取值的不确定性，建立了基于蒙特卡洛法的统计偏差模型。通过机身壁板件装配实例，验证了该偏差建模方法的合理性和可靠性。

（2）提出了飞机柔性件多工位装配夹具布局优化方法，以减小由铆接力摄动引起的装配偏差。根据飞机柔性件多工位装配偏差模型，运用统计学原理，构造了考虑铆接力摄动随机性的确定的目标函数，减小了迭代求解的计算量。提出了基于仿电磁学算法和遗传算法的混合算法的求解方法，并采用了一次划分有限元网格和一次提取刚度及系数矩阵的策略，来提高求解精度和效率。通过实例验证了该夹具布局优化方法的有效性。

（3）提出了飞机柔性件多工位装配夹具主动误差补偿方法。以可调定位器的调节量作为补偿量，提出了主动误差补偿的前馈控制策略，建立了包括偏差测量、补偿量计算和实施三个模块的误差补偿系统。对于最优补偿量的计算，基于柔性件多工位装配偏差模型，建立了有约束的多目标二次规划模型；提出了包含分层序列法、有效集法和局部枚举法的求解方法。对于多工位误差补偿系统的多次测量和计算，引入了补偿量的更新机制。设计了柔性件多工位装配实验，验证了该夹具主动误差补偿方法在减小装配偏差上的有效性、适用性和优越性。

（4）提出了飞机柔性件多工位装配夹具公差设计方法。针对夹具上卡板工作型面偏差的形成机理，考虑卡板重力影响，提出了其通过多个孔-轴-孔接头定位（或装配）的公差分析方法。其中，将装配可行性判断和定位偏差计算转换为搜索和优化问题，提出了融合粒子群算法、线性规划、二分法等算法的求解方法；通过实例验证了该公差分析方法的准确性和可靠性。根据飞机柔性件多工位装配偏差模型，提出了基于多层次敏感度的夹具公差设计评价方法。在此基础上，对敏感度最大的工位，采用离散取值的方法，得到了夹具制造公差与夹具公差评价指标的关系，给出了夹具公差设计的方法和思路。