答辩博士：郝龙
指导老师：黄翔教授/博导
论文题目：基于实测数据的飞机可装配性分析与优化
答辩委员会：
主席：汤文成教授/博导东南大学
委员：肖茂华教授/博导南京农业大学
徐贵力教授/博导南京航空航天大学
周来水教授/博导南京航空航天大学
陈文亮教授/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
黄 翔教授/博导南京航空航天大学
秘书：李泷杲副教授/硕导南京航空航天大学
答辩时间：2021年3月18日14：00
答辩地点：明故宫校区A6-6218
学位论文简介：
针对现有装配协调方法难以在实际装配前评估可装配性和装配准确度、预知补偿量和修配量，提出基于实测数据的飞机可装配性分析与优化技术，即通过数字化测量对零部件关键特征数据进行采集、分析，提取实际零部件关键形状尺寸，建立反映零部件实际形态的实测模型并融合装配信息，以实测模型为基础进行可装配性分析。从实测模型构建、装配准确度分析和装配间隙优化等方面展开研究，提高飞机装配效率和装配准确度。
论文的主要研究工作包括：
1、针对虚拟装配中装配特征数字化表达问题，提出基于特征模板的实测模型特征构建方法。利用移动立方体算法对理论模型进行三角化，建立三角网格表示的零件特征模板。并采用八叉树算法对三角网格进行简化，在满足精度要求的情况下，减少网格数量。在此基础上，通过对测量点云的提取、分割，实现测量数据与特征匹配，再通过特征模板分别对边界特征、曲面特征、孔特征进行构建，并融入装配语义信息构建面向虚拟装配的实测模型。
2、为描述零件装配位姿和零件间位姿转换关系，提出一种零件坐标系到装配坐标系的定位位姿解算方法。针对协调特征多、协调要素量纲不同的问题，研究多特征约束下的可装配性评估方法，提出装配特征公差映射模型，以该模型为对象进行装配干涉检查和最小修配量解算。并对基于工程语义描述的装配准确度指标（如：间隙、阶差等）进行数字化定义，实现装配准确度评估。
3、薄壁零件装配常采用阵列式柔性工装保形，本文提出一种支撑点位置布设方法，在保证变形量满足工艺要求的情况下，减少冗余支撑点数量。提出基于柔性最佳拟合的弱刚性零件变形分析方法，采用影响系数法求解变形量；在此基础上，结合骨架实测数据实现壁板-骨架对合面间隙的初始计算。针对大型壁板-骨架对合面加垫问题，以设计公差（如：对合面间隙公差、定位孔位置度公差等）为约束，加垫空间体积最小为目标，利用差分进化算法分配对合面各区域加垫量。
4、在以上研究的基础上，开发了基于实测数据的飞机可装配性分析与优化软件系统；以机翼前缘组件装配和典型翼盒装配为案例，验证了本文提出的方法正确有效。
主要创新点：
1、提出了基于特征模板的实测模型构建方法，以特征模板为基础，定义和构造了装配实测模型，以及提出了实测模型的构建过程和方法，即先网格化和轻量化工件和装配件的三维理论模型，再通过与实测数据匹配，生成模板所定义的边界、曲面和孔等装配特征，为利用实测数据控制装配精度奠定了基础。
2、建立了飞机装配准确度分析技术，其中包括多约束下工件装配性评估方法、公差映射模型、干涉检查和最小修配量等计算算法等，为通过实测数据控制装配精度提供了关键技术和方法。。
3、针对飞机大型壁板装配，提出了阵列式支撑点布设方法，建立弱刚性零件变形计算算法以及壁板与骨架对合面间隙计算、优化及加垫量分配等算法，为控制和保证壁板外形精度提供了可供参考的技术方法。
