数字孪生装配单元建模与质量优化控制框架研究

摘要

针对复杂产品装配质量保障难题，提出数字孪生正向推演、逆向溯源与靶向优化相结合的装配单元建模与质量管控方法，实现装配质量可视化仿真、预测与全流程优化管控。构建物理层、孪生层与应用层三位一体的数字孪生装配单元参考框架，揭示装配质量动态形成机理与精准调控机制；提出制造误差、装配变形和定位误差多维融合的数字孪生装配单元建模技术，解决传统仅考虑单一误差的建模方法导致的模型不准确的问题；在此基础上，研究基于雅可比矩阵与小位移旋量的装配精度预测方法，构建装配偏差主关联工序/工艺参数精准误差溯源模型，突破装配质量偏差多目标优化与调控技术，形成装配全过程的正向推演、逆向溯源与靶向优化技术体系。开发软硬件集成的数字孪生装配单元原型系统，实现在固体火箭发动机喷管装配过程中的应用验证，有效提升固体火箭发动机喷管装配过程建模精度与质量管控效率。

关键词

数字孪生装配单元 / 精度预测 / 误差溯源 / 质量优化

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52375511,52475534)