专利名称：一种基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法
技术领域：
本发明涉及一种基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法。
背景技术：
在飞机总装配过程中，要求飞机的大部件具有正确的位置和姿态。传统的飞机装配是通过刚性型架来保证飞机各大部件的空间位置和姿态，这种装配方法效率低，装配质量不稳定。为了克服刚性型架的缺点，世界航空发达国家研发了先进的飞机数字化装配系统，飞机的大部件由多个三坐标数控定位器支撑，部件的姿态调整是通过多个三坐标数控定位器的协同运动来实现。当飞机部件实现自适应入位后，飞机部件的质量载荷完全由三坐标数控定位器承担，因此三坐标数控定位器不可避免的会产生变形。重载三坐标数控定位器的调姿对象为大型飞机，飞机部件的外形尺寸大，质量也较大，为了保证调姿工装的支撑稳定性与开敞性，重载三坐标数控定位器的结构一般为悬臂支撑方式。单从提高飞机装配质量的角度看，应尽量提高三坐标数控定位器的刚度。重载三坐标数控定位器各部件均为整体铸造件，要提高重载三坐标数控定位器各部件的刚度，也就等于增加铸件壁厚或使用强度更好的材料。这种依靠改变重载三坐标数控定位器部件材料和结构参数并不能无限的提高其刚度，而且，在增加刚度的同时也使重载三坐标数控定位器的加工制造成本大幅度增加。实际上，重载三坐标数控定位器各部件的变形对其空间定位精度具有不同程度的影响。根据“适度”刚度设计原则，即在满足空间定位精度的条件下，定位器的结构越简单、自重越轻越好，因此，需要根据空间定位精度模型优化重载三坐标数控定位器结构，合理匹配各部件的刚度。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法。基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法的步骤如下I)重载三坐标数控定位器能够沿X、Y、Z三个方向进给，通过多个重载三坐标数控定位器的协同运动能够实现飞机或部件的位姿调整，重载三坐标定位器划分为如下四个部件(I)底座部件包括底座7、Y向传动系统9、Y轴拖板6 ; (2)立柱部件包括立柱5、Z向传动系统4 ; (3)Z轴滑台部件包括Z轴滑台3和X向传动系统8 ； (4)X轴滑台部件包括X轴滑台2和入位夹紧机构1，球托10 ；2)根据重载三坐标定位器的结构与运动方式建立坐标系系统，坐标系系统包括底座坐标系{base}，立柱坐标系{0y}，Z轴滑台坐标系{0z}，X轴滑台坐标系{Ox}，装配坐标系{0a}，并建立重载三坐标数控定位器的运动特征矩阵；
底座部件到立柱部件之间的运动特征矩阵为
权利要求
1.一种基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法，其特征在于它的步骤如下1)重载三坐标数控定位器能够沿x、Y、z三个方向进给，通过多个重载三坐标数控定位器的协同运动能够实现飞机或部件的位姿调整，重载三坐标定位器划分为如下四个部件(I)底座部件包括底座7、Y向传动系统9、Y轴拖板6 ；(2)立柱部件包括立柱5、Z向传动系统4 ; (3)Ζ轴滑台部件包括Z轴滑台3和X向传动系统8 ； (4)Χ轴滑台部件包括X轴滑台2和入位夹紧机构1，球托10 ； 2)根据重载三坐标定位器的结构与运动方式建立坐标系系统，坐标系系统包括底座坐标系{base}，立柱坐标系{Oy}，Z轴滑台坐标系{Oz}，X轴滑台坐标系{Ox}，装配坐标系{Oa}，并建立重载三坐标数控定位器的运动特征矩阵；底座部件到立柱部件之间的运动特征矩阵为
全文摘要
本发明公开了一种基于刚度匹配的重载三坐标数控定位器设计方法。方法的步骤为1)建立重载三坐标数控定位器的运动特征矩阵；2)采用有限元法计算重载三坐标数控定位器各部件的刚度并建立其误差模型；3)建立重载三坐标数控定位器的空间定位误差模型，并根据误差模型匹配各部件的刚度并优化其结构。本发明的优点在于1)根据重载三坐标数控定位器的空间定位误差模型可以获取其空间定位误差数据；2)通过对重载三坐标数控定位器的结构优化，可以适度控制三坐标数控定位器的外形尺寸，降低其制造成本；3)能够提高飞机的调姿精度。
文档编号B64F5/00GK102736554SQ20121023284
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者何胜强, 杨国荣, 柯映林, 梁青霄, 盖宇春 申请人:浙江大学, 西安飞机工业(集团)有限责任公司