航天器智能装配技术与装备

目录

 

第1章绪论1

1-1先进制造技术1

1-1-1先进制造技术的产生与发展1

1-1-2先进制造技术的内涵与组成1

1-2航天器先进装配技术5

1-2-1装配技术的发展5

1-2-2航天器装配技术发展现状6

1-3航天器先进装配技术的内涵及特点10

1-3-1航天器装配技术的内涵10

1-3-2航天器装配技术的特点11

参考文献13
第2章航天器数字化协同与装配仿真14

2-1引言14

2-2航天器总体装配的协同活动14

2-2-1航天器总体装配过程简述14

2-2-2航天器总体装配的相关角色15

2-2-3航天器总体装配的协同活动18

2-3航天器总体装配的协同技术21

2-3-1基于工艺数字样机的技术状态管理技术21

2-3-2基于三维模型的装配过程仿真技术29

2-4航天器总体装配的数字化协同模式41

2-5小结43

参考文献44

第3章航天器数字化装配工艺设计46

3-1引言46

3-2基于MBD的总体总装工艺协同设计46

3-3总装工艺数字样机构建49

3-3-1工艺数字样机的定义50

3-3-2工艺数字样机产品结构52

3-3-3工艺数字样机产品属性54

3-3-4工艺数字样机可视化展示55

3-3-5更改控制58

3-4三维结构化工艺设计及应用60

3-4-1基于SOP模块组配的总装工艺快速设计60

3-4-2工艺快速规划61

3-4-3总装知识库构建62

3-4-4工艺快速设计63

3-5总装现场应用66

3-5-1基于三维工艺的总装实施66

3-5-2基于移动终端的总装实施71

3-5-3技术问题处理72

3-6基于生产状态的整星总装数据包构建72

3-7小结74

参考文献75
第4章航天器总装工艺技术76

4-1引言76

4-2总装工艺技术方案设计76

4-2-1工艺总方案设计77

4-2-2工艺装备规划77

4-2-3工艺试验规划77

4-2-4技术流程设计78

4-3推进系统装配工艺技术79

4-3-1管路制作和装配79

4-3-2贮箱装配80

4-3-3气瓶装配81

4-3-4发动机装配81

4-3-5推进系统密封连接82

4-3-6推进系统装配注意事项83

4-4电缆装配工艺技术84

4-4-1电缆敷设84

4-4-2电缆整理、绑扎及固定85

4-4-3电缆自由端焊连86

4-4-4电连接器插接及防松86

4-4-5电缆装配注意事项88

4-5设备装配工艺技术89

4-5-1典型设备装配89

4-5-2导热及隔热设备装配90

4-5-3有精度要求的设备装配90

4-5-4有密封要求的设备装配91

4-5-5大质量设备装配91

4-5-6工艺件装配91

4-5-7地面保护件装配91

4-5-8设备装配注意事项91

4-6热控组件装配工艺技术92

4-6-1中低温多层隔热组件制作和装配92

4-6-2高温多层组件制作和装配93

4-6-3热管装配94

4-6-4测温传感器装配94

4-6-5电加热器装配94

4-6-6试验过程中热控试验件装配95

4-6-7热控组件装配注意事项97

4-7结构装配工艺技术97

4-7-1结构组成97

4-7-2结构装配98

4-8机构装配工艺技术101

4-8-1机构装配特点101

4-8-2典型机构装配101

4-9航天器整器总装工艺技术104

4-9-1吊装技术104

4-9-2调姿技术104

4-9-3转运技术105

4-9-4运输技术105

4-10小结106

参考文献107
第5章航天器微重力模拟与试验技术108

5-1引言108

5-2微重力模拟与试验技术的发展情况108

5-2-1航天器微重力模拟与试验的意义108

5-2-2航天器微重力模拟的方法与种类109

5-2-3航天器微重力模拟与试验的工艺难点112

5-2-4常见航天器产品的微重力模拟与试验112

5-3基于悬吊方式的微重力模拟与试验116

5-3-1悬吊式微重力模拟原理116

5-3-2被动式悬吊系统及应用116

5-3-3主动式悬吊系统及应用121

5-4基于气浮台的微重力模拟与试验123

5-4-1气浮台微重力模拟原理123

5-4-2气浮台微重力系统及应用127

5-5典型微重力试验介绍129

5-6小结134

参考文献135
第6章面向航天器装配的机器人技术137

6-1引言137

6-2机器人技术在国内外航天领域的应用情况138

6-2-1工业机器人的发展138

6-2-2工业机器人航天领域的应用概况139

6-3机器人力觉技术143

6-3-1六维力传感器力与力矩的关系143

6-3-2机器人底座倾角及传感器零点计算145

6-3-3外力感知计算148

6-4机器人视觉技术149

6-4-1视觉测量装置的组成及测量原理149

6-4-2视觉测量装置的标定150

6-4-3定位孔位置的测量157

6-5机器人柔顺控制技术160

6-5-1机器人柔性随动161

6-5-2机器人柔顺装配167

6-6机器人路径规划技术170

6-6-1机器人虚拟装配环境构建170

6-6-2虚拟环境碰撞检测方法171

6-6-3机器人路径规划方法174

6-6-4机器人路径规划实例178

6-7机器人在我国航天器装配中的应用案例180

6-7-1某型号凹舱组件安装180

6-7-2月球探测器大质量设备安装181

6-7-3某卫星主结构梁安装182

6-8小结183

参考文献184
第7章航天器数字化测量技术与系统187

7-1引言187

7-2国内外技术现状188

7-2-1航天器装配检测的需求188

7-2-2国内外航天器装配检测技术现状188

7-3面向航天器装配定位的数字化测量技术与系统189

7-3-1电子经纬仪测量系统189

7-3-2激光跟踪仪测量系统191

7-3-3激光扫描测量系统193

7-4面向航天器装配过程的数字化测量技术与系统195

7-4-1iGPS系统195

7-4-2高速摄影测量系统197

7-4-3工业近景摄影测量系统201

7-5面向航天器装配密封性能的数字化测量技术203

7-5-1技术方案及原理203

7-5-2精度分析207

7-6面向航天器装配质量特性的数字化测量技术208

7-6-1技术方案及原理208

7-6-2精度分析211

7-7小结212

参考文献213
第8章面向航天器装配的工艺装备214

8-1引言214

8-2航天器吊装装备215

8-2-1机械式吊具215

8-2-2自动水平质心调节吊具215

8-3航天器包装运输装备217

8-3-1航天器包装箱217

8-3-2产品环境监控系统220

8-3-3产品运输减振系统221

8-3-4卫星翻转支撑系统225

8-4航天器停放及转运装备226

8-4-1停放架车226

8-4-2自动转运平台226

8-4-3翻转架车229

8-5航天器调姿装备231

8-5-1装配类转台231

8-5-2精密调姿系统235

8-6微重力展开系统239

8-6-1自动调节通用展开系统239

8-6-2气浮展开系统240

8-7航天器装配辅助类装备241

8-7-1架梯241

8-7-2高空探伸平台242

8-7-3操作平台242

8-7-4包带加载装置244

8-8小结245

参考文献246
第9章航天器总装过程环境控制技术247

9-1引言247

9-2航天器总装环境温湿度控制247

9-2-1整星总装大厅环境温湿度控制247

9-2-2湿度敏感设备局部环境温湿度特殊控制249

9-3航天器总装环境洁净度控制252

9-3-1总装环境洁净度控制的重要性252

9-3-2总装环境洁净度控制原理253

9-3-3总装环境洁净度控制措施253

9-4航天器总装过程防静电控制254

9-4-1总装过程防静电的重要性254

9-4-2总装过程防静电原理255

9-4-3总装过程防静电控制措施257

9-5航天器总装过程多余物控制260

9-5-1航天器多余物控制的重要性260

9-5-2航天器多余物控制原理261

9-5-3航天器推进系统多余物控制措施263

9-5-4舱体多余物控制措施265

9-6航天器总装过程微生物控制267

9-6-1航天器总装过程微生物控制的重要性267

9-6-2航天器总装过程微生物控制原理268

9-6-3航天器总装过程微生物控制措施269

9-7航天器总装过程盐雾侵蚀防护274

9-8小结279

参考文献280
第10章航天器智能总装车间技术282

10-1引言282

10-2航天器智能总装车间283

10-2-1内涵与特征283

10-2-2国外航天器总装智能技术现状284

10-2-3航天器智能总装车间关键技术299

10-3发展启示309

10-4小结310

参考文献311
第11章展望316

11-1引言316

11-2航天器研制的发展趋势316

11-3航天器装配技术的发展趋势319

参考文献321

总序

 

中国航天事业创建60年来，走出了一条具有中国特色的发展之路，实现了空间技术、空间应用和空间科学三大领域的快速发展，取得了“两弹一星”、载人航天、月球探测、北斗导航、高分辨率对地观测等辉煌成就。航天科技工业作为我国科技创新的代表，是我国综合实力特别是高科技发展实力的集中体现，在我国经济建设和社会发展中发挥着重要作用。

作为我国航天科技工业发展的主导力量，中国航天科技集团公司不仅在航天工程研制方面取得了辉煌成就，也在航天技术研究方面取得了巨大进展，对推进我国由航天大国向航天强国迈进起到了积极作用。在中国航天事业创建60周年之际，为了全面展示航天技术研究成果，系统梳理航天技术发展脉络，迎接新形势下在理论、技术和工程方面的严峻挑战，中国航天科技集团公司组织技术专家，编写了《中国航天技术进展丛书》。

这套丛书是完整概括中国航天技术进展、具有自主知识产权的精品书系，全面覆盖中国航天科技工业体系所涉及的主体专业，包括总体技术、推进技术、导航制导与控制技术、计算机技术、电子与通信技术、遥感技术、材料与制造技术、环境工程、测试技术、空气动力学、航天医学以及其他航天技术。丛书具有以下作用：总结航天技术成果，形成具有系统性、创新性、前瞻性的航天技术文献体系；优化航天技术架构，强化航天学科融合，促进航天学术交流；引领航天技术发展，为航天型号工程提供技术支撑。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。“十三五”期间，中国航天事业迎来了更多的发展机遇。这套切合航天工程需求、覆盖关键技术领域的丛书，是中国航天人对航天技术发展脉络的总结提炼，对学科前沿发展趋势的探索思考，体现了中国航天人不忘初心、不断前行的执着追求。期望广大航天科技人员积极参与丛书编写、切实推进丛书应用，使之在中国航天事业发展中发挥应有的作用。

 

  
2016年12月

 

 

航天器智能装配技术与装备
前言

 

 

 

前言

 

 

 

航天器装配是一项复杂的系统性很强的工作，它是按照设计要求将各分系统／部组件装配成完整航天器的过程。装配在航天器研制中占有极其重要的地位，一方面，装配是航天器产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，是影响航天器研制质量和服役性能的重要因素；另一方面，对于复杂航天器而言，由于其具有单件生产及结构复杂、机电热耦合等特点，装配工作量占总劳动量的30%～40%。因此，装配的技术水平和研制能力直接影响了航天器研制的质量、效率，甚至产品的成败。

航天器产品具有结构复杂、部组件数量多、机电热相互耦合等特点，航天器装配具有鲜明的特点，系统性强，涉及专业多。首先，航天器装配属于单件生产，要求装配方法及工艺设备具有良好的柔性，能够适应不同种类的航天器的装配需求。其次，航天器装配对质量、安全性和可靠性要求高，且在轨服役过程中不可维修，必须确保地面装配过程中无任何质量隐患。再次，航天器需要适应空间真空、失重等特殊环境，在地面装配过程中，需要考虑机构产品的微重力装配、敏感器的防静电控制、多余物控制等问题。最后，航天器需要通过主动或被动的控温措施适应太空的冷热交变环境，航天器单机和整星均需要进行热控装配，包括温度传感器、加热片、多层组件、导热脂等组件的装配工作。

本书是作者在多年航天器装配技术研究和工程经验的基础上归纳总结完成的，主要包括航天器数字化协同与装配仿真、数字化装配、总装工艺技术、微重力模拟与试验技术、机器人装配技术、装配检测技术、工艺装备技术、过程环境控制技术、智能总装车间技术以及技术展望等几方面内容，依循“协同设计—数字化仿真—工艺设计技术—智能装配—装配检测—环境控制—智能车间”的脉络，从技术原理、工艺方法、检测手段、工艺设备等角度阐述航天器智能装配技术与装备，并通过应用实例进行说明，从而将航天器装配技术与装备相关知识和经验完整清晰地展现给读者。本书是对我国航天器智能装配技术与装备的提炼与总结，也是对今后智能装配技术发展的规划与指导。

本书是作者团队共同智慧的结晶，易旺民负责整体策划、全书统稿，并参与各章节的撰写，
陈畅宇负责第2章撰写，贺文兴负责第3章撰写，冯伟负责第4章撰写，孟凡伟负责第5章撰写，胡瑞钦负责第6章撰写，杨再华、师立侠负责第7章撰写，刘广通、徐奕柳负责第8章撰写，张彬负责第9章撰写，孟少华负责第10章撰写。在此，对作者团队各位成员的辛勤付出表示衷心的谢意。

 本书在撰写过程中力求做到概念精准、阐述明确、逻辑清晰、具有良好的可读性和实用性。由于水平有限，书中难免有不妥之处，恳请专家和读者批评指正。