飞机蒙皮锤铆过程仿真与工艺试验

发布时间：2020-10-12 22:03

　　 在飞机装配铆接技术中,机器人气动铆接具有结构紧凑、成本低、使用灵活等显著技术优势,可以用来完成机身壁板等结构的铆接装配。本文根据锤铆工艺,对铝合金铆钉气动锤铆技术进行研究,通过有限元等理论分析方法和工艺试验对气动锤铆冲击原理、基于波动力学的铆钉变形机理进行计算机仿真。并设计完成相关工艺试验,进行了理论验证。对于气动锤铆冲击系统,先对锤铆工艺进行分析,建立了锤铆冲击系统的构成模型。分析气动铆枪原理并建立铆钉数学模型,求解得到活塞碰撞前的初速度,利用有限元法模拟活塞与冲头的碰撞过程和铆钉变形冲击过程,并通过与试验结果的对比分析,对理论冲击系统一次冲击过程中活塞初速度进行修正,使仿真条件接近真实工况,提高仿真结果的准确性,为下一步仿真分析提供基础。基于波动力学理论对铆钉冲击变形过程进行了解释与分析。首先分析了弹塑性波在细长杆中的传播特性,建立了细长杆在一端固定一端受冲击载荷情况下的数学模型;其次对铆钉变形过程进行阶段划分,分析了不同阶段铆钉的应力状态;并与有限元仿真结果对比分析,验证了基于波动力学铆钉变形应力状态的有效性。在完成一次冲击分析对活塞初速度修正的基础上,对锤铆多次冲击工艺进行进一步仿真分析,得到理论工艺参数间的关系。根据仿真分析得到的不同气压下锤铆铆钉变形情况,得出铆钉变形过程的应力与铆接冲击力以及铆钉完成变形需要的冲击次数的分析结果。基于Python语言对ABAQUS有限元软件进行二次开发,建立了锤铆连续冲击的自动仿真程序,提高了锤铆仿真分析的效率。搭建三坐标结构双机器人铆接实验平台进行铆接工艺试验,通过力传感器采集不同气压下锤铆过程中的铆钉冲击力,完成对一次冲击仿真模型的系数修正。多次冲击仿真与试验结果的对比分析,验证了锤铆冲击系统工作过程的分析合理性和仿真方法的有效性。对比理论分析结果和仿真结果的应力状态,验证了铆钉变形机理的正确性。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V262
【部分图文】：

沈阳航空航天大学硕士学位论文[22]，如下表 1.1 所示，EI 公司的主要型号的表 1.1 EI 公司电磁铆接设备参数直径/mm 机重/N 铆接力/kN 铆接速度（/Al7050 77 - - /Al2017 340 - - /Al7050 817 135 10/Al7050 1080 180 10/Al7050 210 133 10/Al7050 500 - ，EI 公司的 HH503 电磁铆枪产品

图 1.2 EMR-450 电磁铆接设备，为中航工业 625 研究所研制的型号为 BE体积小，使用灵活，并且可以精确控制。图 1.3 BE1100 电磁铆接设备滨工业大学的力春峰团队成功研制出一台重其型号为 EMF6.4/380。使用该设备进行铆，其振动噪音对工人的健康影响较小。该设]

沈阳航空航天大学硕士学位论文图 1.2 EMR-450 电磁铆接设备1.3 所示，为中航工业 625 研究所研制的型号为 BE1100 的该设备体积小，使用灵活，并且可以精确控制。
【参考文献】

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本文编号：2838336