复杂曲面机器人自动磨抛工艺研究

发布时间：2020-03-24 21:40

【摘要】：近年来,高质量要求的曲面零件被广泛应用于模具、航空航天等领域。磨抛是曲面零件加工不可缺少的一部分,而目前曲面的磨抛加工主要依靠人工,费时费力,工作环境特别恶劣,对工人技术要求较高,且难以保证加工去除的一致性;机器人磨抛加工效率高,加工一致性好,成本低,引起了人们广泛的关注。本课题针对航空发动机扩张密封片和扩张调节片基体及表面氧化锆热障涂层材料的磨抛加工,围绕机器人自动化磨抛技术展开了相关的研究,主要研究内容如下:(1)搭建了复杂曲面机器人自动磨抛平台,设计了一套柔性磨抛工具,该磨抛工具基于力控制能够保持恒定的磨抛压力,克服了机器人刚性与柔性的矛盾。(2)应用有限元法对单颗磨粒切削过程进行了仿真,分析了磨粒切削速度、切削深度对磨削力、磨削区域最高温度的影响规律,对磨抛去除机理及特征进行了更深入的分析;利用ANSYS workbench建立了不同受力状态下接触区域压强的分布情况,得出了不同状态下接触区域压强分布的规律;基于Preston建立了材料去除模型。(3)利用搭建的机器人自动化磨抛平台,进行不同工艺参数自动磨抛加工试验,分析了不同工艺参数下其表面粗糙度Ra值和截面轮廓曲线规律,通过单因素实验研究了主要磨抛参数对材料粗糙度和去除深度的影响规律。(4)在基础工艺试验的基础上,对某型航空发动机扩张密封片和扩张调节片进行了磨抛加工。先是对扩张密封片和调节片基体表面进行了磨抛加工,而后基于正交实验确立了扩张密封片和调节片氧化锆涂层磨抛加工最优的工艺参数组合和工艺步骤,最终完成了扩张密封片和调节片整体的工艺规划。
【图文】：

曲面零件

１．１课题研究的背景逡逑近些年来我国制造业发展迅速，取得了一定的成果和进步，但与国外先进水逡逑平相比仍有较大的差距，特别是重要零部件的制造精度远不及西方发达国家，关逡逑键部件受制于人的局面并未得到根本改变。因此，国家调整未来工业发展的重心逡逑往机械制造业倾斜，其目的是提高机械制造业的生产效率和零件的加工精度，这逡逑是关系国家军事＇经济发展和社会进步的重大问题⑴。曲面零件在生产生活中应用逡逑非常广泛，扮演着非常重要的角色，如汽车轮毂，船用螺旋桨，卫浴零件，飞机逡逑叶片等。目前传统的曲面磨抛加工主要依靠技术熟练的工人手工操作，不仅效率逡逑低，生产成本高，精度的一致性无法保证，而且对于有些磨抛环境，可能会对人逡逑体健康产生不利影响。随着这些年劳动力成本的上升和人们对健康的逐渐重视，逡逑寻找一种可以代替人工的磨抛方式显得越发重要。逡逑

工业机器人

逦（ｂ）船用螺旋桨逦（ｃ）汽车轮毂逡逑图１．１常见曲面零件逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｏｍｍｏｎ邋ｆｒｅｅｆｏｒｍ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｏｆ邋ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ逡逑１９５９年美国Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ公司生产了世界上第一台工业机器人Ｕｎｉｍａｔｅ，被用于逡逑通用汽车公司配合压铸机的上下料，开创了工业机器人生产应用的先河。自从第逡逑一台工业机器人的问世，工业机器人的在生产制造中的应用就越来越广泛。在现逡逑代制造业中机器人是不可或缺的重要设备，是现代国家智能制造的主要发展方向，逡逑是一个国家核心竞争力和制造业水平的核心指标【２１。我国是制造大国但不是制造强逡逑国，制造装备业的发展己被置于重中之重。工业机器人（ＩＲ）是用于工业生产的逡逑机器人统称，用工业机器人代替人工，不仅可以提高工人的安全保障、改善工作逡逑－１－逡逑
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH161

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