基于機(jī)器人系統(tǒng)的拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造技術(shù)研究

李金全 劉景鐸 白景彬 肖長(zhǎng)源 馬麗翠 潘建華

基于機(jī)器人系統(tǒng)的拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造技術(shù)研究

李金全 劉景鐸 白景彬 肖長(zhǎng)源 馬麗翠 潘建華

（首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076）

在運(yùn)載火箭中，由于箭體的制造誤差、發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和裝配誤差以及各組件的裝配累積誤差等原因，造成連接這些部位的導(dǎo)管必須根據(jù)箭上實(shí)際裝配空間開展產(chǎn)品制造方可保證其在箭體上的精確對(duì)接裝配。本文針對(duì)這種類型的拼焊型導(dǎo)管，開展了基于機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)字化取樣制造技術(shù)研究，通過(guò)掃描測(cè)量獲取導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間，并采用基于機(jī)器人的柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，基于此實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)管制造車間內(nèi)模擬箭體總裝現(xiàn)場(chǎng)的取樣制造，最后通過(guò)掃描導(dǎo)管三維實(shí)體模型進(jìn)行導(dǎo)管在箭體三維模型中的模裝，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管制造精度的驗(yàn)證，確保導(dǎo)管在箭體上的精確對(duì)接裝配。

拼焊型導(dǎo)管；數(shù)字化取樣；三維測(cè)量；精確對(duì)接裝配；柔性裝配

1 引言

運(yùn)載火箭的研制水平及運(yùn)載能力是國(guó)家開發(fā)和利用外太空能力的直接體現(xiàn)，是航天事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)[1，2]。運(yùn)載火箭的增壓輸送系統(tǒng)管路被稱為“血管”系統(tǒng)，主要起燃料輸送、增壓、測(cè)壓和吹除等作用，對(duì)型號(hào)的飛行成敗起決定性的作用[3，4]。其中，拼焊型導(dǎo)管多屬于中大直徑導(dǎo)管，制造周期較長(zhǎng)、補(bǔ)償量較小，保障其在箭體上的精確對(duì)接裝配具有較大的難度[5～7]。因此，拼焊型導(dǎo)管分兩大類：一是根據(jù)圖紙理論尺寸制造能滿足箭上裝配要求的拼焊型導(dǎo)管，二是必須根據(jù)箭上實(shí)際裝配空間制造方可滿足箭上精確對(duì)接裝配的拼焊型導(dǎo)管。

由于運(yùn)載火箭箭體的制造誤差、發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和裝配誤差以及各組件的裝配累積誤差等原因，導(dǎo)致部分拼焊型導(dǎo)管必須根據(jù)箭體上的實(shí)際裝配空間制造方可滿足精確對(duì)接裝配的要求[8，9]。在現(xiàn)役的運(yùn)載火箭中，此類拼焊型導(dǎo)管通常采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣制造的生產(chǎn)模式，當(dāng)總裝進(jìn)行到相應(yīng)部段后開展導(dǎo)管的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣，然后返回制造車間進(jìn)行導(dǎo)管制造，再到總裝車間試裝，能滿足裝配要求后再返回制造車間進(jìn)行后續(xù)的性能檢測(cè)，最后交付總裝車間開展后續(xù)總裝。然而，CZ-5/CZ-7等新一代運(yùn)載火箭的增壓輸送系統(tǒng)管路產(chǎn)品采取京津異地生產(chǎn)和總裝的生產(chǎn)組織模式，增加了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣的執(zhí)行難度和資源浪費(fèi)；現(xiàn)役運(yùn)載火箭的高密度發(fā)射，急需實(shí)現(xiàn)拼焊型導(dǎo)管的精確制造和高效制造，需要改變傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣的“串行制造”模式而實(shí)現(xiàn)“并行制造”模式以縮短總裝等待時(shí)間。此外，隨著運(yùn)載火箭的研制逐步進(jìn)入數(shù)字化設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造的新階段，通過(guò)人工的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣已經(jīng)不適應(yīng)運(yùn)載火箭數(shù)字化制造的發(fā)展趨勢(shì)；隨著重型運(yùn)載火箭的研制進(jìn)入關(guān)深階段，型號(hào)研制的技術(shù)儲(chǔ)備也正式進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段，箭體結(jié)構(gòu)的顯著增大也造成不再具備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣的條件。

因此，本文以運(yùn)載火箭中的典型拼焊型導(dǎo)管為研究對(duì)象，開展基于機(jī)器人系統(tǒng)的拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造技術(shù)研究。通過(guò)掃描測(cè)量導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間，采用基于機(jī)器人的柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)際裝配空間的復(fù)現(xiàn)從而開展模擬現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化取樣制造，取代現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物取樣，實(shí)現(xiàn)拼焊型導(dǎo)管在相應(yīng)連接部組件對(duì)接前即可提前開展并行制造，同時(shí)確保導(dǎo)管在箭體上的精確對(duì)接裝配，縮短總裝等待周期、提高總裝效率。

2 研究對(duì)象及總體方案

如圖1所示，煤油輸送管是連接煤油箱底法蘭和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)燃料輸送的管路，四根煤油輸送管供給四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，主要由法蘭、活套環(huán)、半邊管、傳感器接頭和補(bǔ)償器等部分組成，是最典型的拼焊型導(dǎo)管。導(dǎo)管在焊接部位的厚度為1.0～1.5mm，對(duì)接精度要求較高；同時(shí)，為了滿足煤油輸送管在飛行過(guò)程中的服役性能，需要實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力裝配，即要求導(dǎo)管具有較高的整體制造精度以防在箭體上裝配后存在較大的裝配預(yù)應(yīng)力。

圖1 煤油輸送管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在箭體上的裝配空間

根據(jù)煤油輸送管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及數(shù)字化取樣制造的特點(diǎn)，制定了拼焊型導(dǎo)管基于機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)字化取樣制造技術(shù)方案，如圖2所示。采用三維掃描測(cè)量的方式獲取導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間，通過(guò)基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間，從而實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)管制造車間開展模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣制造，然后在復(fù)現(xiàn)的空間上試裝導(dǎo)管并初步驗(yàn)證導(dǎo)管的制造精度，最后掃描獲取完成制造和性能檢驗(yàn)的導(dǎo)管的三維實(shí)體模型并在箭體及發(fā)動(dòng)機(jī)的三維實(shí)體模型中進(jìn)行模裝，最終驗(yàn)證導(dǎo)管制造精度以確保導(dǎo)管的精確對(duì)接裝配。

圖2 典型拼焊型導(dǎo)管煤油輸送管的數(shù)字化取樣制造技術(shù)方案

3 拼焊型導(dǎo)管箭上實(shí)際裝配空間的獲取

為了實(shí)現(xiàn)煤油輸送管的并行制造，達(dá)到縮短總裝等待時(shí)間、提高總裝效率的目的，煤油輸送管的箭上實(shí)際裝配空間位置的測(cè)量是在箱體與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接前進(jìn)行。因此，根據(jù)煤油輸送管是連接煤油箱底法蘭和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥的特點(diǎn)，導(dǎo)管箭上實(shí)際裝配空間的測(cè)量可以分別掃描測(cè)量煤油輸送管在箱底安裝法蘭的空間坐標(biāo)以及在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥處安裝法蘭的空間坐標(biāo)，然后以發(fā)動(dòng)機(jī)和箭體的對(duì)接面作為共同的基準(zhǔn)面建立坐標(biāo)系進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)與箭體的模擬對(duì)接，從而獲得導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間。由于導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的獲取過(guò)程是基于箱體和發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)，因而可以消除制造誤差及裝配誤差造成的影響，可以有效地保證導(dǎo)管在箭體上的精確對(duì)接裝配。如圖3所示，是導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的獲取過(guò)程。

圖3 導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的獲取過(guò)程

在測(cè)量過(guò)程中，采用便攜式三坐標(biāo)與三維掃描相結(jié)合的方式。通過(guò)在箱底、對(duì)接面以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架上布置少量的定位標(biāo)靶，通過(guò)大空間定位系統(tǒng)Maxshot建立測(cè)量場(chǎng)并形成高精度的定位框架，然后采用便攜式三坐標(biāo)Handyprobe對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與箱體的對(duì)接面和對(duì)接孔、煤油輸送管在箱底的安裝法蘭的端面和內(nèi)孔以及煤油輸送管在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥的安裝法蘭的端面和內(nèi)孔進(jìn)行幾何量的測(cè)量并獲得空間坐標(biāo)，最后采用便攜式三維掃描儀MetraScan掃面安裝法蘭以及與安裝法蘭關(guān)聯(lián)的附近箱底和發(fā)動(dòng)機(jī)以獲取三維實(shí)體模型。在空間坐標(biāo)測(cè)量過(guò)程中，以發(fā)動(dòng)機(jī)與箱體的對(duì)接面為基準(zhǔn)面，以對(duì)接面的法向?yàn)檩S正向，以對(duì)接安裝孔擬合的分度圓圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以貯箱的第Ⅰ象限指向?yàn)檩S正向，建立坐標(biāo)系，即可以獲得煤油貯箱所測(cè)要素的空間坐標(biāo)系總圖以及發(fā)動(dòng)機(jī)所測(cè)要素的空間坐標(biāo)系總圖，從坐標(biāo)系總圖中可以提取煤油箱底上裝配煤油輸送管的法蘭中心的空間坐標(biāo)值和法向量值以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥處裝配煤油輸送管的法蘭中心的空間坐標(biāo)值和法向量值。由于測(cè)量過(guò)程以共同的安裝對(duì)接面為基準(zhǔn)面，因而可以通過(guò)安裝法蘭中心的空間坐標(biāo)值和法向量值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化計(jì)算出煤油輸送管在箭體上的實(shí)際裝配空間。同時(shí)，也可以根據(jù)測(cè)量過(guò)程中掃描獲取的箱體和發(fā)動(dòng)機(jī)的三維實(shí)體模型，以對(duì)接面為基準(zhǔn)面進(jìn)行模擬對(duì)接裝配，以煤油輸送管的一端安裝法蘭的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立新的坐標(biāo)系，在新坐標(biāo)系下即可直接讀取另一端安裝法蘭的空間坐標(biāo)。基于此，即可以完成煤油輸送管基于空間坐標(biāo)的數(shù)字化模擬取樣制造。如表1所示，是四個(gè)象限的煤油輸送管在箭體上的實(shí)際裝配空間坐標(biāo)及法向量值。

表1 四個(gè)象限的煤油輸送管在箭體上的實(shí)際裝配空間坐標(biāo)及法向量值

4 基于機(jī)器人系統(tǒng)的拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造

煤油輸送管的數(shù)字化取樣過(guò)程實(shí)際是以數(shù)字量傳遞的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管基于箭上實(shí)際裝配空間開展取樣制造的過(guò)程，因而導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間坐標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)是開展導(dǎo)管制造的基礎(chǔ)，通過(guò)基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的復(fù)現(xiàn)，從而開展煤油輸送管的模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣制造和裝配驗(yàn)證。

圖4 基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)

如圖4所示，是基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)以機(jī)器人系統(tǒng)為主體，并且設(shè)置工作平臺(tái)和小工作臺(tái)，其中，工作平臺(tái)用以操作和支撐等作用，而小工作臺(tái)則作為導(dǎo)管裝配的基準(zhǔn)坐標(biāo)。以小工作臺(tái)上的氣動(dòng)卡盤端部夾持法蘭的端面中心為坐標(biāo)原點(diǎn)形成工件坐標(biāo)系，該氣動(dòng)卡盤夾持煤油輸送管連接發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥一端的安裝法蘭；機(jī)器人末端上氣動(dòng)卡盤夾持法蘭的端面中心作為導(dǎo)管另一端的定位點(diǎn)，即定位煤油輸送管連接箱底法蘭一端的安裝法蘭。將表1中的空間坐標(biāo)值輸入人機(jī)交互軟件界面，通過(guò)機(jī)器人手臂末端執(zhí)行器即可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的復(fù)現(xiàn)。完成導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間的復(fù)現(xiàn)以后，即可據(jù)此開展導(dǎo)管的模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣制造。如圖5所示，是在基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)上開展模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣制造的過(guò)程。首先根據(jù)圖紙和裝焊工裝進(jìn)行導(dǎo)管的制造并且留出最后需要取樣和修配的一段半邊管，然后在基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)的小工作臺(tái)和機(jī)器人末端執(zhí)行器上通過(guò)氣動(dòng)卡盤分別裝卡導(dǎo)管的兩端法蘭盤，最后調(diào)整導(dǎo)管兩端的部位以及中間待取樣修配的半邊管以保證半邊管的兩端對(duì)接均滿足焊接的要求后實(shí)施定位點(diǎn)焊和整圈焊縫的連續(xù)焊接，從而完成煤油輸送管的模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣制造。

圖5 基于導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)開展導(dǎo)管模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣的過(guò)程

為了初步驗(yàn)證煤油輸送管的制造精度是否滿足箭上對(duì)接裝配的要求，可以在基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)的導(dǎo)管箭上實(shí)際裝配空間上，試裝完成焊接形成整管的煤油輸送管，通過(guò)兩端法蘭與氣動(dòng)卡盤的夾持端面是否存在間隙判斷是否滿足箭上裝配的要求。由于導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)的導(dǎo)管箭上實(shí)際裝配空間是基于箭上空間實(shí)測(cè)值而復(fù)現(xiàn)，因而在復(fù)現(xiàn)空間能滿足對(duì)接裝配的需求則導(dǎo)管可以滿足在箭體上的對(duì)接裝配。

5 拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造精度的驗(yàn)證

以煤油輸送管為代表的拼焊型導(dǎo)管，實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化取樣制造的目的是實(shí)現(xiàn)此類拼焊型導(dǎo)管的并行制造從而縮短總裝等待時(shí)間，同時(shí)以數(shù)字信息傳遞的方式基于導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間開展導(dǎo)管制造從而避免導(dǎo)管在制造車間與總裝車間之間的多次往返。然而，拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造的最終目的是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管在箭體上的精確對(duì)接裝配和低應(yīng)力裝配，若裝配預(yù)應(yīng)力過(guò)大則容易影響導(dǎo)管產(chǎn)品在服役過(guò)程中的性能，甚至產(chǎn)品破壞而造成型號(hào)的飛行失敗。因此，進(jìn)行拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造精度的驗(yàn)證就至關(guān)重要。

如圖6所示，是煤油輸送管經(jīng)數(shù)字化取樣制造后的制造精度驗(yàn)證過(guò)程。在煤油輸送管的表面隨機(jī)布置定位標(biāo)靶，采用便攜式三維掃描儀MetraScan掃面導(dǎo)管以獲得導(dǎo)管的三維實(shí)體模型，然后將導(dǎo)管三維實(shí)體模型導(dǎo)入箱體和發(fā)動(dòng)機(jī)的三維實(shí)體模型進(jìn)行三維模裝，根據(jù)模裝時(shí)煤油輸送管法蘭在法蘭安裝面處的間隙和干涉情況判定導(dǎo)管的箭上裝配匹配性，從而驗(yàn)證煤油輸送管的制造精度。在進(jìn)行三維模裝時(shí)，首先將煤油輸送管發(fā)動(dòng)機(jī)一端的安裝法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥的安裝法蘭貼合并對(duì)中，然后將煤油輸送管箱底一端的安裝法蘭與箱底安裝法蘭對(duì)中，觀察煤油輸送管法蘭與箱底法蘭的對(duì)接狀況。從圖中可以看出，煤油輸送管法蘭與箱底法蘭的對(duì)接裝配情況良好，僅存在極小的制造誤差。經(jīng)過(guò)測(cè)量，最大間隙為1.35mm，最大重疊量為0.99mm。由于煤油輸送管帶有兩個(gè)補(bǔ)償器，這種量級(jí)的制造誤差在其補(bǔ)償能力范圍之內(nèi)，不影響煤油輸送管在箭體上的裝配。采用相同的方法，可以對(duì)四個(gè)分機(jī)的煤油輸送管進(jìn)行裝配精度的三維模裝驗(yàn)證。由此可見(jiàn)，煤油輸送管經(jīng)數(shù)字化取樣制造、完成裝配焊接后，采用三維模裝的方式可以完成制造精度和裝配精度的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)檢驗(yàn)。

為了進(jìn)一步直接驗(yàn)證拼焊型導(dǎo)管數(shù)字化取樣制造的制造精度以及滿足其在箭體上精確對(duì)接裝配的相符性，將完成數(shù)字化取樣制造以及后續(xù)性能檢測(cè)的煤油輸送管在發(fā)動(dòng)機(jī)與燃料貯箱完成對(duì)接的狀態(tài)下進(jìn)行總裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物裝配驗(yàn)證。如圖7所示，是煤油輸送管在總裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接裝配的情況。將煤油輸送管的兩端安裝法蘭均帶上螺栓，首先保證發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)閥處安裝法蘭對(duì)中并擰緊固定，保證無(wú)間隙，然后觀察燃箱底安裝法蘭處的對(duì)中情況以及間隙情況，通過(guò)塞尺測(cè)量燃箱底安裝法蘭處的間隙，最后在對(duì)中的情況下擰緊燃箱底安裝法蘭的螺栓并觀察煤油輸送管的波紋管補(bǔ)償器是否存在裝配變形。從圖中可以看出，煤油輸送管能在箭體上實(shí)現(xiàn)精確對(duì)接裝配，通過(guò)塞尺測(cè)量的燃箱底安裝法蘭處的裝配間隙，均在2.0mm范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)文件±2.0mm的公差要求，四個(gè)分機(jī)具體數(shù)值如表2所示。并且，在擰緊安裝法蘭的緊固螺栓后，煤油輸送管的波紋管補(bǔ)償器并不存在肉眼可見(jiàn)變形。無(wú)論三維實(shí)體模型模裝的驗(yàn)證還是總裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物裝配的驗(yàn)證，拼焊型導(dǎo)管基于在箭體上的實(shí)際裝配空間的測(cè)量開展導(dǎo)管的數(shù)字化取樣制造，能夠有效地滿足在箭體上精確對(duì)接裝配的要求。

圖6 煤油輸送管經(jīng)數(shù)字化取樣制造后的制造精度驗(yàn)證過(guò)程

圖7 煤油輸送管在總裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接裝配的情況

表2 四個(gè)分機(jī)的煤油輸送管經(jīng)數(shù)字化取樣制造后在箭體上對(duì)接裝配的情況

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以運(yùn)載火箭中典型的拼焊型導(dǎo)管煤油輸送管為研究對(duì)象，開展了拼焊型導(dǎo)管的數(shù)字化取樣制造技術(shù)研究，通過(guò)實(shí)測(cè)導(dǎo)管在箭體上的實(shí)際裝配空間并以數(shù)字量的形式傳遞，在基于機(jī)器人系統(tǒng)的導(dǎo)管柔性裝配測(cè)量系統(tǒng)上進(jìn)行導(dǎo)管箭上裝配空間的復(fù)現(xiàn)，從而開展拼焊型導(dǎo)管在導(dǎo)管制造車間的模擬現(xiàn)場(chǎng)取樣，然后掃描導(dǎo)管三維實(shí)體模型進(jìn)行三維模裝，驗(yàn)證導(dǎo)管的制造精度，最后在總裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物裝配，進(jìn)行導(dǎo)管制造精度的最終驗(yàn)證。通過(guò)拼焊型導(dǎo)管的數(shù)字化取樣制造技術(shù)，有效地解決此類導(dǎo)管因箭體制造誤差、發(fā)動(dòng)機(jī)的制造和裝配誤差以及各組件的裝配累積誤差等因素而導(dǎo)致的導(dǎo)管按圖紙理論尺寸制造無(wú)法實(shí)現(xiàn)箭上精確對(duì)接裝配的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)數(shù)字化取樣制造可以在箱體和發(fā)動(dòng)機(jī)制造完成以后即開展導(dǎo)管制造，以“并行制造”的模式取代現(xiàn)行的“串行制造”的模式，縮短總裝等待時(shí)間、減小導(dǎo)管在導(dǎo)管制造車間和總裝車間之間的周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)拼焊型導(dǎo)管的精確制造和高效制造。

1 龍樂(lè)豪. 我國(guó)航天運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展望[J]. 中國(guó)航天，2010，6(3)：2～6

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Research on Digital Reconfiguration Manufacturing Technology of Tailor Welded Pipe Based on Robot System

Li Jinquan Liu Jingduo Bai Jingbin Xiao Changyuan Ma Licui Pan Jianhua

(Capital Aerospace Machinery Co., Ltd., Beijing 100076)

Because of the manufacturing error of the body structure, the manufacturing and assembly error of engine and the accumulating error during the assembly of different components in the carrier rocket, the manufacturing of connecting pipes at these locations must be conducted based on the actual assembly space of the rocket body. Only in this way, the precise docking assembly of pipes can be ensured. In this paper, the research on the digital reconfiguration manufacturing technology was conducted, aiming to realize the precise manufacturing of this kinds of tailor welded pipes. The actual assembly space of the pipe on the rocket body was obtained through the scanning measurement, and then this assembly space was replicated on the flexible assembly measurement system based on the robot. According to the replicated assembly space, the reconfiguration manufacturing of the pipe could be realized in the pipe manufacturing workshop, while traditionally this process must be conducted in the final assembly site of the carrier rocket. Finally, the 3-D solid model of pipe was obtained through the scanning measurement and then used to conduct the virtual assembly in 3-D solid model of the whole carrier rocket, aiming to verify the manufacturing accuracy of pipe and ensure its precise docking assembly on the rocket body.

tailor welded pipe；digital reconfiguration；3-D measurement；precise docking assembly；flexible assembly

2018-11-06

李金全（1984），博士，焊接專業(yè)；研究方向：膜盒類產(chǎn)品精密焊接技術(shù)、鋁合金攪拌摩擦焊接技術(shù)、導(dǎo)管全位置焊接技術(shù)以及導(dǎo)管三維數(shù)字化制造技術(shù)研究。