螺旋铣与椭圆窝多功能执行器设计及应用研究

发布时间：2020-05-17 12:31

【摘要】：钛合金与碳纤维增强复合材料(CFRP)等新型材料在飞机结构中的应用越来越广泛,但其难加工特性给自动化制孔技术提出了新挑战。采用传统的钻孔工艺加工CFRP/钛合金材料叠层结构,连接孔的加工质量和加工精度难以满足飞机装配连接的要求,效率低下。为实现航空难加工材料叠层结构的连接孔加工,本文主要对螺旋铣孔和椭圆窝自动化加工系统设计及加工工艺进行研究。设计了多功能末端执行器,该执行器是集螺旋铣孔与锪椭圆窝功能于一体的创新型末端执行器,为新型制孔工艺研究奠定了基础。再利用螺旋铣孔功能完成CFRP/钛合金叠层结构连接孔加工,利用椭圆窝制孔功能在钛合金板连接孔上进行锪椭圆窝的加工,为叠层结构的自动化制孔提供试验参考。在多功能末端执行器制孔系统进行叠层结构螺旋铣孔加工中,易出现钛合金切屑划伤孔壁,导致加工缺陷的产生。为了提高螺旋铣制孔质量，本文利用螺旋铣能够变偏心距加工的特点,提出回程精加工工艺改进策略,并通过试验对不同孔径的制孔质量进行了分析。为了实现钛合金板上的锪椭圆窝加工,本文对椭圆窝自动化加工工艺进行了研究。在椭圆窝加工原理的研究基础上,推导了椭圆窝加工核心参数摆动中心的数学计算公式,分析了窝型缺陷,并设计了相应的调整方案。最后根据调整方案进行钛合金板锪椭圆窝试验,结果表明采用调整后的工艺参数进行加工,窝型尺寸、表面粗糙度均可满足产品装配要求。试验结果表明,本文设计的多功能螺旋铣执行器可以满足CFRP/钛合金材料叠层结构的自动制孔工艺要求。
【图文】：

士学位论文逦第一章置的变化而变化。在坐标系转换的基础上将螺旋铣孔运动分削运动与公转螺旋进给运动。德国学者Ｂ．Ｄｅｎｋｅｎａ指出采用铣孔加工时，立铣刀的侧刃可以看做在进行不连续地面铣加在进行连续地钻削加工［２２］。逡逑ｅｘａｍｐｌｅ邋ｉｎ邋ｍｏｄｅｌｔｘｉｉｌｄｌｎｇ邋ｍａｔｅｒｉａｌ逦ｇｅｏｍｅｔｒｙ邋ｏｆ邋ｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄ邋ｃｈｉｐ逡逑

于国际领先水平。在２００１年，美国ＥＩ公司与英国空客公司联合推出了一款名为逡逑ＯＮＣＥ的机器人自动化钻削系统，其末端执行器堪称机器人末端执行器结构的典逡逑范，如图１．６所示。该末端执行器配备了工业相机，不用依赖于外部辅助测量设逡逑备，配合计算机控制程序可实现精确定位和测量，，能同时完成钻孔和锪窝。执行逡逑器由主轴电机驱动丝杠螺母，再带动主轴运动，结合压脚装置和测距系统，能很逡逑好得实现高效高精度钻孔、锪窝功能［４５］。但是，该款机器人末端执行器只能实现逡逑单一的钻锪功能，并不能满足复杂的加工要求。逡逑（ａ）邋ＯＮＣＥ机器人自动化钻削系统逦（ｂ）末端执行器逡逑图１．６邋ＯＮＣＥ机器人末端执行器逡逑由于螺旋铣孔在复合材料和钬合金等新材料加工上展现出的巨大优势，瑞典逡逑ＮＯＶＡＴＯＲ率先与波音公司合作，研发出了一款便携式的螺旋铣末端执行器，如逡逑图１．７所示，主要由螺旋铣单元、壳体组件、供能单元、控制管理系统、嵌入式逡逑运动控制器和孔位识别系统组成［４６］。其中
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V260.6

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

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1 陈光林;碳纤维复合材料/钛合金叠层结构机翼自动化制孔技术研究[D];浙江大学;2017年

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4 秦晓杰;螺旋铣孔技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

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本文编号：2668554