一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，包括以下步驟：建立考慮裝配資源影響的裝配序列表達(dá)式，建立考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，基于考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，建立裝配序列可行性判定以及裝配干涉次數(shù)的計(jì)算方法，建立考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)函數(shù)，通過Matlab編程實(shí)現(xiàn)對不同裝配序列可裝配性的快速評價(jià)。本發(fā)明提出的可裝配性評價(jià)方法，對于飛機(jī)機(jī)身部件的裝配過程具有十分重要的作用，可提供更加符合實(shí)際、可裝配性更加優(yōu)越的飛機(jī)機(jī)身部件裝配方案，從而有效降低裝配成本，縮短裝配周期。
【專利說明】
一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于飛機(jī)裝配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件 可裝配性評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于航空、航天等大型復(fù)雜裝配體有著零部件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易變形并且相互 之間存在著協(xié)調(diào)關(guān)系，因而在這些裝配體的裝配過程中，必須使用大量的裝配工裝、夾具等 裝配資源，用來完成對零部件的裝夾、定位和連接等操作。如果裝配資源不到位或者裝配資 源使用的順序不對，則會(huì)直接影響產(chǎn)品后續(xù)裝配過程，從而影響產(chǎn)品裝配效率，甚至?xí)黾?裝配成本，延長裝配周期。
[0003] 根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，航空產(chǎn)品制造過程中，裝配勞動(dòng)量占整個(gè)產(chǎn)品制造總勞動(dòng)量的 50%至60%，裝配周期占產(chǎn)品制造周期的50%到75%，裝配成本占產(chǎn)品制造成本的35%至 50%，裝配資源對裝配的影響達(dá)到了 60%至70%。在制造現(xiàn)場，裝配工人需要通過翻閱大量 的圖紙和工藝卡片來進(jìn)行裝配作業(yè)，再加上生產(chǎn)線上的設(shè)備維護(hù)等因素，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工作 上的失誤，裝配資源的不確定性以及錯(cuò)誤的使用，經(jīng)常會(huì)造成裝配質(zhì)量問題，從而降低了裝 配效率，同時(shí)也影響了裝配周期。因此，提高裝配效率和裝配質(zhì)量是航空、航天等大型復(fù)雜 產(chǎn)品裝配的目標(biāo)，而裝配資源在其中扮演了重要角色。然而在現(xiàn)有的產(chǎn)品可裝配性評價(jià)過 程中，通常僅針對由裝配體零部件組成的裝配序列進(jìn)行，沒有考慮裝配資源對裝配序列的 影響，最終采用的裝配序列在航空產(chǎn)品實(shí)際裝配過程中往往具有明顯局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決上述問題，為了提供更加符合實(shí)際、可裝配性更加優(yōu)越的飛 機(jī)機(jī)身部件裝配方案，提出一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身 部件可裝配性評價(jià)方法，包括以下步驟：
[0006] S1:建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式；
[0007] S2:對于待裝配體，根據(jù)各零部件的裝配關(guān)系以及所用到的裝配資源情況，建立零 部件干涉矩陣和考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣；
[0008] S3:基于考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，建立考慮裝配資源影響的裝配序列 可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算的方法；
[0009] S4:確定評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重系數(shù)，建立考慮裝配資源影響的裝配 序列可裝配性評價(jià)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對不同考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性的快速評價(jià)。
[0010] 優(yōu)選地，所述步驟S1具體包括以下步驟：
[0011] S11:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立工裝型裝配資源表達(dá)式，所述工 裝型裝配資源表達(dá)式如下所示：
[0012] F(pi) = {f(pi)i,f(pi)2,··· ,f (pi)kf(i)}
[0013] 其中，F(xiàn)(P)表示裝配資源中的工裝型裝配資源，Pl表示第i個(gè)零部件，f(Pl)j表示零 部件 Pl的第j個(gè)工裝型裝配資源，kf(i)表示裝配第i個(gè)零部件?1所用到的工裝型裝配資源總 數(shù)，kf表示裝配所有零部件所用到的工裝型裝配資源總數(shù)；
[0014] S12:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立輔助工具型裝配資源表達(dá)式，所 述輔助工具型裝配資源表達(dá)式如下所示：
[0015] AT(pi) = {at(pi)i，at(pi)2,…，at(pi)kat(i)}
[0016] 其中，AT(P)表示裝配資源中的輔助工具型裝配資源，at(Pl)j表示零部件Pl的第j 個(gè)輔助工具型裝配資源，kat(i)表示裝配第i個(gè)零部件？1所用到的輔助工具型裝配資源總 數(shù)，kat表示裝配所有零部件所用到的輔助工具型裝配資源總數(shù)；
[0017] S13:基于步驟S11的工裝型裝配資源表達(dá)式和步驟S12的輔助工具型裝配資源表 達(dá)式，建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式如下所示：
[0018] R(P) = {r(pi)i，r(p2)2，···，r(pn)n}
[0019] 其中，R(P)表示工裝型裝配資源F(P)和輔助工具型裝配資源AT(P)的裝配資源集 合，HpOi表示零部件?1的所有裝配資源總和。
[0020] 優(yōu)選地，步驟S2中，所述考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣由零部件干涉矩陣、裝 配資源干涉矩陣和混合干涉矩陣組成。
[0021] 優(yōu)選地，所述零部件干涉矩陣如下所示：
[0022]
[0023] 其中，Iijd表示零部件pi沿方向d裝配時(shí)與零部件pj的干涉情況。
[0024] 優(yōu)選地，所述考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣如下所示：
[0025]
[0026] 其中，P表示裝配零部件組成的集合，R(P)表示裝配零部件所對應(yīng)的裝配資源組成 的集合，I表示零部件干涉矩陣，，IR表示裝配資源干涉矩陣，IM表示混合干涉矩陣。
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟S3具體包括以下步驟：
[0028] S30:建立(n+m)X(n+m)的矩陣ΠΚ1如下所示：
[0029]
[0030] 其中，Ιηχη表示η Xn的零部件干涉矩陣，0nxm表示n Xm的零矩陣，Omxn表示mXn的零 矩陣，OmXm表示mXm的零矩陣；
[0031] 建立(n+m)X(n+m)的矩陣ΠΚ2,如下所述：
[0032]
[0033] 其中，ΙηΧη表示η Xn的零部件干涉矩陣，IMnXm表示nXm的混合干涉矩陣，IRmXm表示 mXm的裝配資源干涉矩陣；
[0034]假設(shè)裝配體零部件?1的輔助工具型裝配資源AT(Pl)在裝配完若干個(gè)零部件Ρε之后 需要撤離，則考慮裝配資源影響的裝配序列可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算步驟如下： [0035] S31:設(shè)考慮裝配資源的裝配序列為PR= {ρη，ΡΓ2，…，pri，…prn+m}，令i = 1，IMR = IMR1，裝配干涉次數(shù)Q = 0; pr-\ (.i'
[0036] S32:如果PR中的元素 pri G {P1，p2，···，pn}，則把頂R2的第《+ Σ吖認(rèn))+ 1到" + 1衫仆） ρη -1 Pfl 的行和列以及第《 + /<+ to(A) + l到⑷的行和列的值，賦值給IM R的第 .η +乞盡'轉(zhuǎn)+.1到η + (幻的行和列以及第π + ￥ + X fe?狀)+1到《 + V + X 幻的行和列；否則 女=1 A.=I A：=l 轉(zhuǎn)為步驟S37;
[0037] S33:計(jì)算"〇，;）= Σ a?7C/.,，d從 1 取到6,分別代表方向 ±x，土y，土z; }=\
[0038] S34:頂R的第《 + +1到》+ 的行和列全部變?yōu)?; 1=1 k=\
[0039] S35:如果{ρη,ρη，···，ρη} ηΡε=Ρε，那么 IMR 的第吖 + (幻+ 】到 k=\. .? + 的行和列全部變?yōu)椹? k=\.
[0040] S36:計(jì)算公??
3，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝 配序列PR在當(dāng)前裝配步驟是可行的；若(巧)則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列 y=i \ d=\ J PR在當(dāng)前裝配步驟發(fā)生干涉，Q=Q+1;
[0041 ] S37:如果i〈n+m，則i = i+1，轉(zhuǎn)為步驟S32;否則轉(zhuǎn)為步驟S38;
[0042] S38:如果Q = 0，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列PR可行；否則裝配發(fā)生干涉，裝配 干涉次數(shù)為Q。
[0043]優(yōu)選地，所述步驟S4中，以裝配工具變換次數(shù)、裝配方向變換次數(shù)以及裝配操作變 換次數(shù)為評價(jià)指標(biāo)。
[0044] 優(yōu)選地，步驟S4中，所述考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)如下所 示：
[0045]
[0046] 其中，S為裝配體零部件的個(gè)數(shù)，nt表示裝配體在裝配過程中裝配工具的變換次 數(shù)，nQr表示裝配體在裝配過程中考慮裝配資源的影響的裝配方向變換次數(shù)，n QP表示裝配體 在裝配過程中裝配操作的變換次數(shù)，wt表示裝配工具變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，Wor表示裝配方 向變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，《^表示裝配操作變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，Q為不可行裝配序列中考慮 裝配資源影響的裝配干涉次數(shù)。
[0047]優(yōu)選地，步驟S4中，所述考慮裝配資源影響的裝配方向改變次數(shù)nOT計(jì)算步驟為： [0048] S41:令PRD(pi)為零部件Pi在考慮裝配資源影響的裝配序列PR= {pri，pr2,…， prn+m}中所對應(yīng)的序列編號，針對一個(gè)零部件裝配序列P= {pi，P2，…，pn}，令D(pi)表示序列 PR = {pr 1，ρκ，…，pr_}中從PRd(pi-1)+1項(xiàng)到PRd(pi)項(xiàng)的可行裝配方向集；
[0049] S42:令i = l，q = l，nOT = 0,其中η。!·表示裝配方向的改變次數(shù)；
[0050] S43:如果) Π /}(~）Π…??乃(Α+?)矣0 〇〇(/^)門1>(只+</+1) = 0，那么待裝配體的零部件1)1+(1+1需要改變一次裝配方向，1^ = 1^+1， 轉(zhuǎn)為步驟S44;否則，q = q+l，如果i+q+l〈n，則再次轉(zhuǎn)為步驟S43;如果i+q+Ι多η，則結(jié)束； [0051 ] S44: i = i+q+1，q = 1，如果i〈n，則轉(zhuǎn)為步驟S43;否則，結(jié)束。
[0052] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性 評價(jià)方法，通過建立考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件裝配序列表達(dá)式，建立考慮裝配資 源影響的裝配干涉矩陣，實(shí)現(xiàn)裝配序列可行性判定以及裝配干涉次數(shù)的計(jì)算，建立考慮裝 配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對不同裝配序列可裝配性的快速評價(jià)和比 較，可提供更加符合實(shí)際、可裝配性更加優(yōu)越的飛機(jī)機(jī)身部件裝配方案，使裝配質(zhì)量得到顯 著提高，同時(shí)有效降低裝配成本，縮短裝配周期。
【附圖說明】
[0053] 圖1為本發(fā)明考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法的流程圖； [0054]圖2為飛機(jī)機(jī)翼部件的裝配爆炸圖；
[0055]圖3為裝配時(shí)每個(gè)零部件的裝配工具類型和裝配操作類型；
[0056]圖4為+x方向的零部件干涉矩陣；
[0057]圖5為+y方向的零部件干涉矩陣；
[0058]圖6為+z方向的零部件干涉矩陣；
[0059] 圖7為+x方向的考慮裝配資源的干涉矩陣；
[0060] 圖8為+y方向的考慮裝配資源的干涉矩陣；
[0061] 圖9為+z方向的考慮裝配資源的干涉矩陣；
[0062]圖10為零部件1/零部件5所對應(yīng)的輔助工具型裝配資源41/42;
[0063]圖11為零部件11/零部件20所對應(yīng)的輔助工具型裝配資源43/44。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：
[0065] 如圖1所示，本發(fā)明提供的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法 的流程圖，包括以下步驟：
[0066] S1:建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式.
[0067] SI 1:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立工裝型裝配資源表達(dá)式：
[0068]裝配資源中的工裝型裝配資源用F(P)表示，則裝配零部件?1所需要的工裝型裝配 資源可以表示為：
[0069] F(pi) = {f(pi)i，f(pi)2，."，f(pi)kf(i)} (1)
[0070] 其中，f(Pl)j表示零部件Pl的第j個(gè)工裝型裝配資源，kf(i)表示裝配第i個(gè)零部件 P1所用到的工裝型裝配資源總數(shù)，kf表示裝配所有零部件所用到的工裝型裝配資源總數(shù)， 灸/ =辦,")。 i=l
[0071] 假設(shè)零部件Pl所用到的工裝型裝配資源的名稱有Tf^TfV'Tfkf⑴，那么在裝配 零部件pdt，工裝型裝配資源也跟著零部件 Pl-起進(jìn)入裝配體，此時(shí)Pl的工裝型裝配資源F (Pl)為{Tf^Tfv^Tfkf⑴}。當(dāng)零部件?1裝配完成之后，Pl的工裝型裝配資源直接撤出裝配 體，此時(shí)的F(pi) = {0,0，···0}。
[0072] S12:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立輔助工具型裝配資源表達(dá)式： [0073]裝配資源中的輔助工具型裝配資源用AT(P)表示，則裝配零部件？1需要的輔助工 具型裝配資源可以表示為：
[0074] AT(pi) = {at(pi)i,at(pi)2, ··· ,at(pi)kat(i)} (2)
[0075] 其中，at(Plh表示零部件Pl的第j個(gè)輔助工具型裝配資源，kat(i)表示裝配第i個(gè) 零部件 ?1所用到的輔助工具型裝配資源總數(shù)，kat表示裝配所有零部件所用到的輔助工具 型裝配資源總數(shù)，如=1>明。 i=l
[0076] 假設(shè)零部件Pl所用到的輔助工具型裝配資源的名稱有TatLTatvJatk⑴，那 么在裝配零部件 ?1時(shí)，輔助工具型裝配資源AT(Pl)同零部件?1和工裝型裝配資源F( Pl)-起 進(jìn)入裝配體，此時(shí)的輔助工具型裝配資源AT(Pl) = {Tati，Tat2，…，Tatkat⑴}。當(dāng)裝配完零部 件?1時(shí)，工裝型裝配資源隨即撤離，而輔助性裝配資源則需繼續(xù)留在裝配體中，待與零部件 關(guān)的零部件全部裝配完成后，即撤離輔助工具Tat」時(shí)，已經(jīng)裝配上的零部件?1保持原來 的位置不變且沒有發(fā)生較大的變形(細(xì)微的變形在裝配過程中可以忽略不計(jì)），那么零部件 Ρ:的第j個(gè)輔助工具Tat」方可撤離，與此同時(shí)AT(Pl)中的第j個(gè)元素變?yōu)榱恪?br>[0077] S13:基于步驟S11的工裝型裝配資源表達(dá)式和步驟S12的輔助工具型裝配資源表 達(dá)式，建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式。
[0078] 把工裝型裝配資源F(P)和輔助工具型裝配資源AT(P)的裝配資源集合用R(P)表 示，即裝配體零部件的裝配序列P= {P1，p2,…，pn}相對應(yīng)的裝配資源集合為R(P)，R(P)的表 達(dá)式為
[0079] R(P) = {r(pi)i，r(p2)2，···，r(pn)n} (3)
[0080] 其中，HpOi表示零部件Pl的所有裝配資源總和，即零部件Pl的工裝型裝配資源F (Pl)和輔助工具型裝配資源AT(Pl)的裝配資源的總和4?1) 1=作(？1)，1'(?1)}4(?1)1的維 數(shù)包括所用到的工裝型裝配資源總數(shù)kf(i)和輔助工具型裝配資源總數(shù)kat(i)，即r(i) = kfXD+katGhRW)中各個(gè)零部件的裝配資源與裝配序列P中的裝配體零部件一一對應(yīng)。
[0081] 根據(jù)以上的定義，本發(fā)明把帶有裝配資源的裝配序列PR的表達(dá)式定義為PR = {ρη,ρκ，···，prn+m}，其中包含了η個(gè)裝配零部件P和m個(gè)裝配資源R(P)。
[0082] S2:對于待裝配體，根據(jù)各零部件的裝配關(guān)系以及所用到的裝配資源情況，建立考 慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣：
[0083] S21:根據(jù)各零部件的裝配關(guān)系，建立零部件裝配干涉矩陣：
[0084]該步驟中，建立的零部件裝配干涉矩陣Id如公式(4)所示：
[0085]
⑷
[0086] 其中，Iijd表示零部件pi沿方向d裝配時(shí)與零部件pj的干涉情況，如果Iijd=l貝lj說明 零部件Pl沿方向d裝配時(shí)與零部件發(fā)生干涉;如果I ljd = 0則說明零部件Pl沿方向d裝配時(shí) 與零部件W不干涉，并且矩陣的主對角線illd = o。
[0087] S22:根據(jù)各零部件的裝配關(guān)系以及所用到的裝配資源情況，建立考慮裝配資源影 響的裝配干涉矩陣：
[0088] 該步驟中，建立考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣Π ?，如公式(5)所示。
[0089]
(5)
[0090] 其中，P表示裝配零部件組成的集合，R(P)表示裝配零部件所對應(yīng)的裝配資源組成 的集合，頂R由三部分組成：第一部分是零部件干涉矩陣I，表示零部件之間的裝配干涉情 況;第二部分是由裝配資源集合R(P)組成的干涉矩陣稱為裝配資源干涉矩陣IR，表示裝配 資源之間的裝配干涉情況;第三部分則是裝配體所包含的各個(gè)零部件和各個(gè)零部件所對應(yīng) 的裝配資源組成的混合干涉矩陣IM，表示裝配體零部件和裝配資源之間的裝配干涉情況。 IMR中元素取值與干涉矩陣Id中元素取值規(guī)則相同。
[0091] 由于沿著標(biāo)準(zhǔn)正交軸+y，+z方向上的干涉矩陣和沿著標(biāo)準(zhǔn)正交軸+X方向上的干涉 矩陣相類似，該步驟只針對+X方向舉例說明裝配資源干涉矩陣IR和混合干涉矩陣頂?shù)慕?方法。
[0092]沿著標(biāo)準(zhǔn)正交軸+x方向上的裝配資源干涉矩陣IRX的表達(dá)式見公式(6):
[0093]
(6)
[0094] 其中，IRX為mXm的方陣，m為所有裝配體零部件裝配資源的總和：
是m(i)Xm(j)的矩陣，是由零部件Pl的工裝型裝配資源F(Pl)以及輔助工具型裝配資 源AT(Pl)和零部件w的工裝型裝配資源F(Pj)以及輔助工具型裝配資源AT(Pj)組成的干涉 矩陣，111(;〇=1^(;〇+1?11:(;〇，111(」）=1^(」)+1?11:(」），見公式(7) :
[0095]
(7)
[0096] 公式(7)中，矩陣的各個(gè)元素的表達(dá)式見公式(8)、公式(9)和公式(10):
[0100] 公式(8)中，盡/(Ρ,Α),表示零部件Pi的工裝型裝配資源沿X軸方向裝配時(shí)與零部件 Pj的工裝型裝配資源的干涉矩陣，其中，表示工裝型裝配資源f(Pl)u沿方向X裝配 時(shí)與工裝型裝配資源f( Pj)v的干涉情況;公式(9)中IRat(plPj)x表示零部件Pl的輔助工具型 裝配資源沿X軸方向裝配時(shí)與零部件 ?1的輔助工具型裝配資源的干涉矩陣，其中，μ 表示輔助工具型裝配資源at(Pl)u沿方向X裝配時(shí)與輔助工具型裝配資源at(Pj) v的干涉情 況;公式（10)中Ir(plPj)x表示零部件Pl的工裝型裝配資源沿X軸方向裝配時(shí)與零部件w輔助 工具型裝配資源的干涉矩陣，其中，巧__表示工裝型裝配資源f( Pl)u沿方向X裝配時(shí)與輔 助工具型裝配資源at(W)v的干涉情況。
[0101] 沿著標(biāo)準(zhǔn)正交軸+x方向上的混合干涉矩陣頂\的表達(dá)式見公式(11):
(11)
[0102]
[0103]其中，頂x為nXm的矩陣，頂ijx是lXm(j)的矩陣，m(j)是零部件 Pj的工裝型裝配資 源F(Pj)以及輔助工具型裝配資源AT(Pj)組成的裝配資源總和。
[0104] 通過零部件干涉矩陣I、裝配資源干涉矩陣IR以及混合干涉矩陣IM可以得出考慮 裝配資源影響的裝配干涉矩陣IMR的表達(dá)式見公式（12):
[0105]
(12)
[0106] 其中，頂R為(n+m)X(n+m)的方陣。
[0107] S3:基于考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，建立考慮裝配資源影響的裝配序列 可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算的方法，具體包括以下步驟：
[0108] S30:建立(n+m) X (n+m)的矩陣ΠΚ1，表達(dá)式見公式（13):
[0109]
(13)
[0110] 其中，InXn為η X η的零部件干涉矩陣，0_為11 Xm的零矩陣，0mXn為m Xη的零矩陣， Omxm為mXm的零矩陣。
[0111] 建立(n+m)X(n+m)的矩陣ΠΚ2,表達(dá)式見公式（14):
[0112]
(14)
[0113] 其中，InXn為ηΧη的零部件干涉矩陣，頂nXm為nXm的混合干涉矩陣，IR mXm為mXm的 裝配資源干涉矩陣。
[0114]假設(shè)裝配體零部件?1的輔助工具型裝配資源AT(Pl)在裝配完若干個(gè)零部件Ρε之后 需要撤離，則考慮裝配資源影響的裝配序列可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算步驟如下： [0115] 531:設(shè)考慮裝配資源的裝配序列為?1?={。1'1412，"^^11' 11+111}，令1 = 1，頂1?= IMR1，裝配干涉次數(shù)Q = 0;
[0116] S32:如果PR中的元素 pri G {Pl，p2，…，pn}，則把頂R2的！
的行和列以及第
的行和列的值，賦值給I MR的第
'的行和列以及澤
〗行和列；否則 轉(zhuǎn)為步驟S37;
[0117] S33:計(jì)算_
從1取到6,分別代表方向±x，土y，土z;
[0118] S34:Bffi的第
）的行和列全部變?yōu)椹? pr,-\.[0119] S3 5 :如果{pn，pr2，…，ρη} η Ρε =Ρε，那么 IMR 的第 h +吖+2>_fc)+l 到 .? +礦+ |>雄)的行和列全部變?yōu)椹?;k=X
[0120] S36:計(jì)算公式 〕，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝 j-i \ σ=ι / j=l \a =x y 配序列PR在當(dāng)前裝配步驟是可行的；若1^1"^^(尸〕)￥()，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列 戶Λ和1 J PR在當(dāng)前裝配步驟發(fā)生干涉，Q=Q+1;
[0121 ] S37:如果i〈n+m，則i = i+1，轉(zhuǎn)為步驟S32;否則轉(zhuǎn)為步驟S38;
[0122] S38:如果Q = 0，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列PR可行；否則裝配發(fā)生干涉，裝配 干涉次數(shù)為Q;
[0123] S39:結(jié)束。
[0124] S4:確定評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各個(gè)評價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重，建立考慮裝配資源影響的裝配序 列可裝配性評價(jià)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對不同考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性的快速評價(jià)：
[0125] 建立考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)如下所示：
[0126]
[0127] 其中，S為裝配體零部件的個(gè)數(shù)，nt表示裝配體在裝配過程中裝配工具的變換次 數(shù)，nQr表示裝配體在裝配過程中考慮裝配資源影響的裝配方向變換次數(shù)，n QP表示裝配體在 裝配過程中裝配操作的變換次數(shù);wt表示裝配工具變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)、表示裝配方向 變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)、Wop表示裝配操作變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，并且滿足Wt+Wor+Wopil ;Q為 不可行裝配序列中考慮裝配資源影響的裝配干涉次數(shù)。
[0128] 裝配序列可裝配性評價(jià)過程中，由于考慮裝配資源的影響，因此在計(jì)算裝配方向 的變換次數(shù)時(shí)，除了要計(jì)算零部件本身在裝配過程中的裝配方向變換次數(shù)，還需要計(jì)算裝 配資源在裝配過程中的裝配方向變換次數(shù)，考慮裝配資源影響的裝配方向改變次數(shù)rw的計(jì) 算步驟為：
[0129] S41:令PRD(pi)為零部件pi在考慮裝配資源影響的裝配序列PR= {pri，pr2,…， prn+m}中所對應(yīng)的序列編號，針對一個(gè)零部件裝配序列P= {pi，P2，…，pn}，令D(pi)表示序列 PR = {pr 1，ρκ，…，pr_}中從PRd(pi-1)+1項(xiàng)到PRd(pi)項(xiàng)的可行裝配方向集；
[0130] S42:令i = l，q = l，nOT = 0,其中η。!·表示裝配方向的改變次數(shù)；
[0131] S43:如果β(Α)門餌Α+?)門…Π 與1^:)矣0 ，但是鞏:乃)Π 鞏凡〖)門… ηι>〇^)π?)(巧_)=0，那么待裝配體的零部件Pl+q+1需要改變一次裝配方向，n〇r= n〇r+i， 轉(zhuǎn)為步驟S44;否則，q = q+l，如果i+q+l〈n，則再次轉(zhuǎn)為步驟S43;如果i+q+l多η，則結(jié)束；
[0132] S44: i = i+q+l，q = l，如果i〈n，則轉(zhuǎn)為步驟S43;否則，結(jié)束。
[0133] 值得說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，是基于Matlab編程，建立考慮裝配資源影響的 待裝配體裝配序列表達(dá)式，建立考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，實(shí)現(xiàn)裝配序列可行性 判定以及裝配干涉次數(shù)的計(jì)算，建立考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)，實(shí) 現(xiàn)對不同裝配序列可裝配性的快速評價(jià)和比較，以提供更加符合實(shí)際、可裝配性更加優(yōu)越 的飛機(jī)機(jī)身部件裝配方案。顯然，也可基于其他編程程序，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中各步驟流程，本發(fā) 明并不受限于具體何種編程程序。
[0134] 以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明評價(jià)方法的流程進(jìn)行進(jìn)一步的說明，進(jìn)一步展示本 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):在本實(shí)施例中，以圖2所示飛機(jī)機(jī)翼部件為待裝配體，基于Mat lab編程，具體包 括以下步驟：
[0135] S1:確定待裝配飛機(jī)機(jī)翼零部件個(gè)數(shù)以及裝配各零部件所需要的裝配資源，裝配 零部件的裝配工具類型和操作類型如圖3所示，建立考慮裝配資源影響的待裝配飛機(jī)機(jī)翼 各零部件裝配序列表達(dá)式；
[0136] S2:如圖2所示，對待裝配飛機(jī)機(jī)翼的各零部件編號。如圖4-6所示，根據(jù)飛機(jī)機(jī)翼 各零部件之間的裝配關(guān)系建立零部件干涉矩陣，如圖7-9所示，根據(jù)待裝配飛機(jī)機(jī)翼各零部 件之間的裝配關(guān)系以及各零部件所用到的裝配資源情況，建立考慮裝配資源影響的裝配干 涉矩陣；
[0137] S3:基于考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，建立考慮裝配資源影響的裝配序列 可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算的方法；
[0138] S4:以裝配工具變換次數(shù)、裝配方向變換次數(shù)以及裝配操作變換次數(shù)為評價(jià)指標(biāo)， 確定各評價(jià)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，即^ = 0.3、'\￥。1^ = 0.4、'\￥。1) = 0.3，建立如下考慮裝配資源影 響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)：
[0139]
[0140] 輸入不同的考慮裝配資源影響的裝配序列，進(jìn)行裝配序列可行性判定并計(jì)算裝配 干涉次數(shù)，分別計(jì)算三個(gè)評價(jià)指標(biāo):裝配工具變換次數(shù)、裝配方向變換次數(shù)和裝配操作變換 次數(shù)，最終得出可裝配性評價(jià)函數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對不同考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性 的快速評價(jià)。
[0141] 裝配序列比較說明：
[0142] 針對圖2所示的飛機(jī)機(jī)翼部件裝配體，給出考慮裝配資源影響的兩條裝配序列分 別為：
[0143] (1)20-44-2-19-3-4-6-8-17-15-13-9-12-11-43-44-1-41-5-42-41:-42-7-18-16-14-鐘-10
[0144] (2)16-10-14-18-7-20-44-12-9-13-15-17-8-6-4-3-19-2-1-41-5-42-41-42-11-43-44-42
[0145] 其中，如圖10所示，41、42為零部件1和零部件5即飛機(jī)上下蒙皮所對應(yīng)的輔助工具 型裝配資源，由于輔助工具型裝配資源41、42對稱分布，因此圖10中只示出其中一個(gè)裝配資 源41;如圖11所示，43、44為零部件11和零部件20即飛機(jī)左右翼肋所對應(yīng)的輔助工具型裝配 資源，同樣的，由于輔助工具型裝配資源43、44對稱分布，因此圖11中只示出其中一個(gè)裝配 資源43。在以上裝配序列中，第一次出現(xiàn)裝配資源即數(shù)字下劃線為一道11、竺、堅(jiān)、||時(shí)表示 裝配資源隨著相對應(yīng)的裝配體零部件一起進(jìn)入裝配體，第二次出現(xiàn)裝配資源即數(shù)字下劃線 為兩道虹、?、、41時(shí)表示裝配資源退出裝配體。
[0146] 根據(jù)裝配序列（1)得出的可裝配性評價(jià)函數(shù)值為37.9,裝配序列為可行且可裝配 性優(yōu)良的裝配序列;根據(jù)裝配序列（2)得出的可裝配性評價(jià)函數(shù)值為4.74,裝配序列為不可 行裝配序列，按照該裝配序列開始裝配零部件20時(shí)，與已裝配的零部件16發(fā)生了干涉，零部 件20對應(yīng)的輔助工具型裝配資源44也無法進(jìn)入裝配體。
[0147] 為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明提出的可裝配性評價(jià)方法的有效性，針對上述考慮裝配資 源影響的兩條裝配序列（1)和(2)，將所有裝配資源去除，即不考慮裝配資源的影響，得出只 包含零部件的兩條裝配序列如下所示：
[0148] (la)20-2-19-3-4-6-8-17-15-13-9-12-ll-1-5-7-18-16-14-10
[0149] (2a)16-10-14-18-7-20-12-9-13-15-17-8-6-4-3-19-2-1-5-11
[0150] 針對未考慮裝配資源影響得到的裝配序列（la)和裝配序列（2a)，計(jì)算得出可裝配 性評價(jià)函數(shù)值都為37.9，即不考慮裝配資源影響時(shí)，裝配序列（la)和(2a)都可看作合理可 行的裝配序列;但對于裝配序列（2a)，由于在考慮裝配資源影響時(shí)，可裝配性評價(jià)函數(shù)值為 4.74,且發(fā)生了裝配干涉，由此說明，未考慮裝配資源影響時(shí)得出的裝配序列在考慮裝配資 源影響時(shí)其可裝配性可能明顯下降，且可能成為不可行裝配序列，即未考慮裝配資源影響 得出的裝配序列在實(shí)際工廠裝配時(shí)可能是無法用的，而考慮裝配資源影響的裝配序列經(jīng)過 可裝配性評價(jià)后則可以可靠地應(yīng)用在實(shí)際工廠的裝配中。因此，本發(fā)明提出的考慮裝配資 源影響可裝配性評價(jià)方法，對于飛機(jī)機(jī)身部件的裝配過程具有十分重要的作用，可提供更 加符合實(shí)際、可裝配性更加優(yōu)越的飛機(jī)機(jī)身部件裝配方案，從而有效降低裝配成本，縮短裝 配周期。
[0151]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各 種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特征在于:包括以下 步驟： S1:建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式； S2:對于待裝配體，根據(jù)各零部件的裝配關(guān)系以及所用到的裝配資源情況，建立零部件 干涉矩陣和考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣； S3:基于考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣，建立考慮裝配資源影響的裝配序列可行 性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算的方法； S4:確定評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重系數(shù)，建立考慮裝配資源影響的裝配序列 可裝配性評價(jià)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對不同考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性的快速評價(jià)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:所述步驟S1具體包括以下步驟： S11:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立工裝型裝配資源表達(dá)式，所述工裝型 裝配資源表達(dá)式如下所示： F(Pi) = {f(Pi)l，f(Pi)2，."，f(Pi)kf(i)} 其中，F(xiàn)(P)表示裝配資源中的工裝型裝配資源，Pl表示第i個(gè)零部件，f(Pl)j表示零部件 Pl的第j個(gè)工裝型裝配資源，kf(i)表示裝配第i個(gè)零部件?1所用到的工裝型裝配資源總數(shù)， kf表示裝配所有零部件所用到的工裝型裝配資源總數(shù)； S12:根據(jù)裝配各零部件所需要的裝配資源，建立輔助工具型裝配資源表達(dá)式，所述輔 助工具型裝配資源表達(dá)式如下所示： AT(pi) = {at(pi)i ,at(pi)2, ··· ,at(pi)kat(i)} 其中，AT(P)表示裝配資源中的輔助工具型裝配資源，at(Plh表示零部件Pl的第j個(gè)輔 助工具型裝配資源，kat(i)表示裝配第i個(gè)零部件？1所用到的輔助工具型裝配資源總數(shù)， kat表示裝配所有零部件所用到的輔助工具型裝配資源總數(shù)； S13:基于步驟S11的工裝型裝配資源表達(dá)式和步驟S12的輔助工具型裝配資源表達(dá)式， 建立考慮裝配資源影響的待裝配體各零部件裝配序列表達(dá)式如下所示： R(P) = {r(pi)i，r(p2)2,…，r(pn)n} 其中，R(P)表示工裝型裝配資源F(P)和輔助工具型裝配資源AT(P)的裝配資源集合，r (Pl)i表示零部件?1的所有裝配資源總和。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:步驟S2中，所述考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣由零部件干涉矩陣、裝配資源干 涉矩陣和混合干涉矩陣組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:所述零部件干涉矩陣如下所示：其中，Iijd表示零部件pi沿方向d裝配時(shí)與零部件pj的干涉情況。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:所述考慮裝配資源影響的裝配干涉矩陣如下所示：其中，P表示裝配零部件組成的集合，R(P)表示裝配零部件所對應(yīng)的裝配資源組成的集 合，I表示零部件干涉矩陣，IR表示裝配資源干涉矩陣，IM表示混合干涉矩陣。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:所述步驟S3具體包括以下步驟： S30:建立(n+m) X (n+m)的矩陣頂R1如下所示：\ ， 乙. ffiAH Η?Λη? _ 其中，ΙηΧη表示η Χη的零部件干涉矩陣，OnXm表示n Xm的零矩陣，OmXn表示mXn的零矩 陣，OmXm表示m X m的零矩陣； 建立(n+m) X (n+m)的矩陣IMR2,如下所述：其中，Ιηχη表示η Xn的零部件干涉矩陣，IMnxm表示n Xm的混合干涉矩陣，IRmXm表示mXm 的裝配資源干涉矩陣； 假設(shè)裝配體零部件?1的輔助工具型裝配資源AT(Pl)在裝配完若干個(gè)零部件Ρε之后需要 撤離，則考慮裝配資源影響的裝配序列可行性判定及裝配干涉次數(shù)計(jì)算步驟如下： S31:設(shè)考慮裝配資源的裝配序列為PR = {pri，pr2，…，pri，…prn+m}，令i = 1，IMR = IMR1，裝配干涉次數(shù)Q = 0; ρη：-? pn S32:如果PR中的元素 pr# {pi，p2,…，pn}，則把頂R2的第《+Σ吖⑷+1到" + [奶幻的行 A-=1 和列以及第《 +吖+ 咐)+1到》+奸+幻的行和列的值，賦值給頂R的第《 + f扒々)+1到 k-\ kM w + 的行和列以及第》+ ￥+藝純幻+1到《 +吖+文知，(幻的行和列;否則轉(zhuǎn)為步驟S37; ^ k=l .k:l S33:計(jì)算?.,(/，':）= Σ 洲乂..，d從1取到6，分別代表方向±x，土y，土 z; S34:頂R的第》+ +1到" ⑷的行和列全部變?yōu)椹? i-=l k=\ 啊―i. vn S35:如果{pri，pr2，…，pri} Π Ρε =Ρε，那么IMR的第"+￥+ 藝 fo,⑷+ 1 到" + V + 的 k=\ 行和列全部變?yōu)?; S36:計(jì)算公;E=?，則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序 列PR在當(dāng)前裝配步驟是可行的；?則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列PR在 當(dāng)前裝配步驟發(fā)生干涉，Q=Q+1; S37:如果i〈n+m，則i = i+1，轉(zhuǎn)為步驟S32;否則轉(zhuǎn)為步驟S38; S38:如果Q = 0,則當(dāng)前考慮裝配資源的裝配序列PR可行；否則裝配發(fā)生干涉，裝配干涉 次數(shù)為Q。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:所述步驟S4中，以裝配工具變換次數(shù)、裝配方向變換次數(shù)以及裝配操作變換次數(shù)為 評價(jià)指標(biāo)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其 特征在于:步驟S4中，所述考慮裝配資源影響的裝配序列可裝配性評價(jià)函數(shù)如下所示：其中，S為裝配體零部件的個(gè)數(shù)，nt表示裝配體在裝配過程中裝配工具的變換次數(shù)，rw 表示裝配體在裝配過程中考慮裝配資源的影響的裝配方向變換次數(shù)，nQP表示裝配體在裝配 過程中裝配操作的變換次數(shù)，w t表示裝配工具變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，表示裝配方向變換 次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，《^表示裝配操作變換次數(shù)的權(quán)重系數(shù)，Q為不可行裝配序列中考慮裝配資 源影響的裝配干涉次數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的考慮裝配資源影響的飛機(jī)機(jī)身部件可裝配性評價(jià)方法，其特 征在于:步驟S4中，所述考慮裝配資源影響的裝配方向改變次數(shù)n OT計(jì)算步驟為： S41:令PRD(pi)為零部件pi在考慮裝配資源影響的裝配序列PR= {pri，pr2,…，prn+m}中 所對應(yīng)的序列編號，針對一個(gè)零部件裝配序列P= {pi，P2,…，pn}，令D(pi)表示序列PR = {pr 1，ρκ，…，pr_}中從PRd(pi-1)+1項(xiàng)到PRd(pi)項(xiàng)的可行裝配方向集； 342:令1 = 1，9=1，11。1^ = 0，其中11。1^表示裝配方向的改變次數(shù)； S43:如果d(a) η 以~) η ·.. n d(p,.+, ) * 0，但是以a ) η 以巧j 那么待裝配體的零部件Pi+q+ι需要改變一次裝配方向，nra^nor+l，轉(zhuǎn)為步驟S44;否則，q = q+ 1，如果i+q+l〈n，則再次轉(zhuǎn)為步驟S43;如果i+q+1多η，則結(jié)束； S44: i = i+q+l，q=l，如果i〈n，則轉(zhuǎn)為步驟S43;否則，結(jié)束。
【文檔編號】B64F5/00GK105947232SQ201610396792
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】魯聰, 李俊英, 霍燈升, 魯佳佳, 劉鑫
【申請人】電子科技大學(xué)