[发明专利]一种飞机壁板铆接路径数值规划方法

说明书

本发明公开了一种飞机壁板铆接路径数值规划方法，该方法包括：基于染色体编码和适应度函数，采用遗传算法形成壁板铆接路径；采用蚁群算法对壁板铆接路径进行优化。本发明基于遗传算法和蚁群算法，对铆接路径和铆接整体变形两方面协同控制，提出壁板铆接路径规划的方法，以减小壁板铆接变形，具有广阔的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及飞机壁板装配变形预测及工艺优化技术领域，更具体的涉及一种飞机壁板铆接路径数值规划方法。

背景技术

壁板是飞机机体结构的重要组成部分，通常由蒙皮、长桁、隔框和剪切角片等薄壁零件组成。薄壁零件具有弱刚性和易变形的特点，极易在铆接过程中产生装配变形，引起壁板产生形状误差，造成后续装配操作困难，构件的变形及应力难以分析和评估。飞机部件装配中遇到的主要问题也是壁板结构的易变形及产品在装配过程中的尺寸形状变化，多阶段装配工艺过程中连接外力引起的装配变形易导致产品的几何尺寸超差，据统计，65％-70％的设计更改是因为没有准确控制产品外形和几何尺寸而引起的。产品几何尺寸的变化直接影响了产品的外形准确度，降低了装配协调准确度，不利于后续装配过程。因此，通过铆接过程的工艺规划，将壁板铆接变形控制在容差范围之内，具有重要意义。

在实际装配过程中，工艺人员已经意识到壁板扭翘变形的普遍存在，但主要通过经验或专用工装来控制变形，甚至将变形后的结构件强行通过机械方法实现“协调”装配，导致产品的应力增加而降低了产品的抗疲劳和耐应力腐蚀能力。以自动钻铆机为代表的自动化连接设备在一定程度上提高了铆接质量的一致性，但仍无法避免铆接变形的产生。壁板装配一般涉及多根长桁与蒙皮的铆接，除单个铆接过程的工艺参数外，铆接路径也是影响壁板铆接变形的主要因素之一，传统壁板装配中的铆接路径规划主要依赖于经验，有中心法、边缘法。这些方法在一定程度上能够减小变形，但其铆接路径变化多，铆接效率较低，不适用于壁板自动钻铆。

目前，Xiao等在文献Multi-objective optimization method for automaticdrilling and riveting sequence planning(Chinese journal of Aeronautics,2010,23(6):734-742)中提出以钻铆时间最短和交替次数最少为目标函数，建立了表征钻铆效率和钻铆精度的多目标优化模型，并通过遗传算法进行了求解。隋洪江等在文献基于蚁群算法的壁板钻铆顺序多目标优化(飞机设计,2015(4):51-55)中同样利用上述方法对铆接路径进行了规划。倪俊提出了针对曲面天线结构铆钉镦粗方向和装配顺序的优化方法(曲面天线现场装配工艺优化关键技术研究.2016)，但在壁板铆接过程中，铆钉镦粗方向一般是固定的。可以看出，目前对于壁板铆接路径的研究主要集中于减小其铆接路径长度，而较少涉及铆接变形的控制，若在铆接过程中不对铆接路径进行评估规划，会造成铆接变形超差，故需要在铆接路径规划的同时需要考虑铆接变形的影响。

发明内容

为克服现有方法对铆接路径和铆接整体变形两方面协同控制的不足，本发明提出一种壁板铆接路径规划的方法，以减小壁板铆接变形。

本发明实施例提供一种飞机壁板铆接路径数值规划方法，包括：

基于染色体编码和适应度函数，采用遗传算法形成壁板铆接路径；

采用蚁群算法对壁板铆接路径进行优化。

进一步地，所述基于染色体编码和适应度函数，采用遗传算法形成壁板铆接路径，具体包括：

步骤11，遗传操作参数初始化；随机生成若干铆接路径分布方案作为遗传操作的初始种群，设定遗传操作结束的信息素阈值δ₀和τ₀，以及遗传操作中的交叉和变异概率p_c和p_m；

步骤12，种群适应度计算；根据壁板铆接分区及染色体编码，利用适应度函数计算已有种群的适应度；