第51卷第17期2015年9月
机械工程学报
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Vol.51 No.17
Sep. 2015
DOI：10.3901/JME.2015.17.120
双弯曲反射面天线卧立转换尺寸偏差分析方法*
倪俊汤文成幸研
(东南大学机械工程学院南京211189)
摘要：针对包含数千铆钉的双弯曲反射面天线装配尺寸精度计算问题，提出一种卧立转换尺寸偏差回弹分析方法：以动力学有限元模型表示一组铆接工艺参数(铆钉和局部板件尺寸、材料参数、辅助装夹位置、铆钉镦粗方向, 冲头位移规律)；完成动力学有限元计算，得到的铆钉孔周固有变形分布，不难发现，孔周固有变形分布与铆接工艺参数存在明确的对应关系；经空间插值，为薄壁部件静力学有限元代码中每个铆钉孔加载铆钉孔周固有变形和已计算出的变形，实现铆接变形作用下的结构装配尺寸偏差分析。以纯动力学有限元计算结果验证方法准确性。以大尺寸薄壁部件为对象，研究零件重力和铆接变形所导致的装配尺寸偏差在卧立转换前后的回弹效应。
关键词：铆钉；装配；偏差；回弹
中图分类号：TG316；V262
Dimensional Variation Analysis Method for the Assembly of Double Curved Reflector before and after the Lie-to-stand State Conversion
NI Jun TANG Wencheng XING Yan
(School of Mechanical Engineering, Southeast University, Nanjing 211189)
Abstract：A method for analyzing the spring-back effect of dimensional variation before and after the lie-to-stand state conversion for the assembly of double curved reflector with abundant rivets is proposed. Inherent deformation distribution around the rivet hole is primarily got from one analysis based on the dynamic finite element (FE) model representing one given riveting process. Among the parameters of this riveting process are rivet and local part dimension, material property, clamping position in the riveting, rivet upsetting direction, and hammer displacement law. The rivet-deformation-induced variation is then solved by the integrated static FE analysis where inherent deformation and the possible former solved deformation are added to the nodes around each rivet hole as the boundary condition using spatial interpolating method, and validated by the comparison with the variation given by pure dynamic FE analysis. The discussion about the spring-back effect of dimensional variation taking the gravity and rivet deformation into account for large-scale assembly before and after the lie-to-stand state conversion is finally made true.
Key words：rivet；assembly；variation；spring back
0 前言
尺寸偏差控制是双弯曲反射面天线现场装配的关键因素，直接决定航管雷达电磁性能。首先，为了获得较大操作空间、便于控制装配精度，如图1所示，在卧式工装上装配天线，然后，拆除装配工装，保持天线立姿工作状态。卧立转换前后，均要测量天线轮廓上均匀分布的关键点坐标，与理论
*某部先进制造技术预先研究(51318010102, 51318010103, 51318010404)、国家科技支撑计划(2012AA040903)和苏州科技发展(SYG201221)资助项目。20140927收到初稿，20150205收到修改稿值对比，计算出坐标尺寸偏差的方均根。然而，结构往往在铆接装配和卧立转换之后，出现偏差方均根超过允许值，导致装配返工。这增加了现场装配的成本与周期。因此，提出一考虑铆接变形的卧立转换尺寸偏差分析方法是预先控制偏差、实现工艺快速响应的首要问题。
大尺寸铆接部件尺寸偏差影响因素有：零件加工误差、零件间匹配误差、零件重力、各铆钉铆接变形、结构约束形式。
近年来，针对不同影响因素，国内外形成了一系列装配尺寸偏差分析方法：①容差分析与公差分配方法着重累积具有数值随机性的零件加工误差[1]，