[发明专利]一种基于最小二乘法的飞机装配型架骨架优化布局方法

说明书

本发明提出一种基于最小二乘法的飞机装配型架骨架优化布局方法，包括下述步骤：(1)导入产品数模；(2)安装定位夹紧件，将支臂圆心点向投影平面投影；(3)基于最小二乘法求解主型架梁的直线方程；(4)确定约束条件；(5)若满足约束条件，此直线是最优解；(6)若不满足约束条件，平行移动此直线直到满足约束条件；(7)若无解，将投影点分组考虑；(8)若仍无解，剔除特殊点，求解其余点的直线；(9)确定主型架梁的布局位置。(10)添加辅助型架梁，形成完整型架。本发明在传统焊接型架和可重构型架中皆适用，综合考虑了骨架与装配件及定位夹紧件的关联关系，能实现骨架的快速布局，大大提高了骨架的设计效率和质量。

技术领域

本发明是一种飞机装配型架骨架的优化布局方法，是属于飞机制造工艺装备设计领域。

背景技术

飞机装配型架是飞机装配中专用的工艺装备，在完成飞机产品从零组件到部件装配以及总装配的过程中，用以保证飞机产品的互换协调、外形几何参数和准确度，它由骨架、定位件、夹紧件和辅助设备组成，其中，骨架是飞机装配型架的基体，主要用于定位器、夹紧器的固定和支撑，同时确保这些元件空间位置的准确性和稳定性。

骨架的布局设计过程复杂，主要应考虑飞机外形和定位特征的约束，同时还需考虑结构开敞性、产品上下架、工装稳定性和美观等非数值型条件的约束。定位特征一般为产品上的孔、平面和型面，只要产品的定位特征发生变化(包括定位特征的个数变化和定位特征的位置变化)，骨架布局就要发生变化，因此骨架布局设计的效率和设计对型架的研制进度和性能具有全局性的影响。

现有骨架布局设计方法随意性大，主要依赖设计人员的个人水平，自动化与智能化水平有待提高，由于还未建立科学合理的骨架布局设计方法，经验不足的设计人员需要多次试错才能设计出满足要求的骨架，并且由于设计人员的专业水平的差异会导致设计的精确性和可靠性受到很大限制，很难达到最优设计，所以飞机装配型架设计过程中最复杂和最关键的问题就是骨架的布局设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于最小二乘法的骨架优化布局方法，该方法用于在已知产品定位特征和定位器位置的情况下，快速准确的计算出骨架的最优布局位置，从而提高骨架的设计效率和质量。

本发明定义了如下概念：

定义1主型架梁：骨架中安装定位夹紧件的梁。主型架梁上一般安装若干个定位夹紧件，因此要确保主型架梁布局设计的合理性，需要综合考虑骨架与定位夹紧件之间的设计协调关系。

定义2辅助型架梁：骨架中不安装定位夹紧件，主要起辅助支撑作用的梁。辅助型架梁的设计布局主要考虑骨架的稳定性、强度及人机工程等因素。其设计随意性较大，形式多样，主要依赖设计员的经验和习惯。

定义3：投影平面：综合考虑各定位夹紧件的支臂刚度，允许钻铆焊等的开敞域后所得到的主型架梁轴线位置处的最佳平面，该投影平面垂直于支臂轴线，将该投影平面设为XY平面。

骨架是由许多梁(型材多为槽钢、角钢、圆管和方钢等)组成，梁的截面形状沿轴线方向保持一致，可以采用沿长度方向的中心轴线来代替，因此骨架结构的布局可以采用这些空间的直线来表示。

定位器结构包括工作部分和支撑部分，工作部分与飞机装配件进行定位，支撑部分一般由支臂和底座组成，通过底座与主型架梁相连，如图1所示。

将各定位夹紧件的支臂圆心点向投影平面内投影得到投影点，这些投影点可表征定位器的布局特征。

型架结构中主要的几何参数如图2所示，其中出现的参数，说明如下：

2d为型架梁的截面边长，假设型架梁为方钢，

n为定位器个数，(x_i,y_i)为定位器支臂圆心点在投影平面的坐标，其中i∈[1,n]，