便携式变参数自动进给钻设备开发
发布时间：2021-04-19 14:59
随着航空航天事业的蓬勃发展,碳纤维复合材料（CFRP）及其金属叠层材料已被广泛的应用于飞机中制造主要承力构件,为了保证制孔的质量和效率,需要一系列先进的制孔装备,并开发配套的制孔工艺。由于很多航空航天零部件尺寸巨大,需要在装配现场进行制孔加工,此时对于一些狭小制孔工位,机械臂等大型自动化制孔设备无法进入,需依靠工人手持气动钻制孔,而气动钻无法自动调整钻削参数,进给轴向力需要依赖工人经验进行控制,难以保证制孔质量的稳定,并且当制孔孔径过大或钻削钛合金等高强度材料时,轴向力过大使得工人无法进行手动进给操作,因此需要开发适用于狭小空间的专用制孔设备,同时探究合适的钻削工艺方案并将其与设备结合,给出一套狭小空间高质高效自动化制孔解决方案。本文围绕便携式变参数自动进给钻设备开发,从在以下几个方面开展研究。（1）针对设备重要应用工况大厚度CFRP钻削工艺进行研究,对制孔钻削区段进行了划分,研究钻削过程中不同钻削区段的力热特性,得出了各区段合适的钻削参数,在此基础上提出一种分区段变参数钻削大厚度CFRP板工艺方法。（2）结合大厚度CFRP制孔工艺,叠层制孔工艺,狭小空间运行工况需求,提出了一种小型化...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 变参数制孔工艺研究现状
1.2.2 便携式自动制孔设备研究现状
1.3 研究内容
2 变参数钻削加工工艺研究
2.1 大厚度CFRP板钻削机理分析
2.2 实验设计
2.2.1 工件材料
2.2.2 实验刀具
2.2.3 实验装置及加工参数
2.3 稳定钻削区段分析及参数选取
2.3.1 稳定钻削区段热影响分析
2.3.2 稳定钻削区段力影响分析
2.3.3 稳定钻削区段参数选取
2.4 钻出区段结果分析
2.4.1 钻出区段热影响分析
2.4.2 钻出区段轴向力影响分析
2.4.3 钻出区段参数选取
2.5 变参数位置分析
2.6 变参数加工工艺方案验证
2.7 本章小结
3 便携式自动进给钻机械结构设计
3.1 总体设计指标
3.2 自动进给钻样机整体设计
3.3 旋转传动链部件设计
3.3.1 伺服电机选型
3.3.2 主轴设计
3.3.3 滚珠花键设计
3.4 进给传动链部件设计
3.4.1 滚珠丝杆设计
3.4.2 进给伺服电机选型
3.4.3 滑块设计
3.4.4 低频振动模块设计
3.5 主承力外壳设计
3.5.1 机体外壳设计
3.5.2 钻套设计
3.6 钻模板设计
3.7 本章小结
4 便携式自动进给钻的控制系统设计
4.1 钻孔过程控制策略
4.2 控制系统硬件设计
4.2.1 PLC控制器选型
4.2.2 扩展模块设计
4.2.3 控制器电源设计
4.2.4 伺服电机控制器选型
4.3 控制器运行原理
4.3.1 PLC运行原理
4.3.2 电机控制原理
4.3.3 控制系统整体连接逻辑
4.4 控制系统的软件实现
4.4.1 PTO输出控制计算
4.4.2 PTO脉冲主程序设计
4.4.3 按钮互锁程序设计
4.4.4 单参数钻削程序
4.4.5 基于进给距离的变参数钻削程序
4.4.6 基于轴向力的变参数钻削程序
4.4.7 过载自动保护及归原点程序
4.5 本章小结
5 自动进给钻设备及其配套工艺试验验证
5.1 CFRP钻削实验
5.2 叠层材料钻削实验
5.2.1 Ti-CFRP-Ti钻削实验
5.2.2 CFRP-Ti钻削实验
5.2.3 Ti-CFRP钻削实验
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3147773
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 变参数制孔工艺研究现状
1.2.2 便携式自动制孔设备研究现状
1.3 研究内容
2 变参数钻削加工工艺研究
2.1 大厚度CFRP板钻削机理分析
2.2 实验设计
2.2.1 工件材料
2.2.2 实验刀具
2.2.3 实验装置及加工参数
2.3 稳定钻削区段分析及参数选取
2.3.1 稳定钻削区段热影响分析
2.3.2 稳定钻削区段力影响分析
2.3.3 稳定钻削区段参数选取
2.4 钻出区段结果分析
2.4.1 钻出区段热影响分析
2.4.2 钻出区段轴向力影响分析
2.4.3 钻出区段参数选取
2.5 变参数位置分析
2.6 变参数加工工艺方案验证
2.7 本章小结
3 便携式自动进给钻机械结构设计
3.1 总体设计指标
3.2 自动进给钻样机整体设计
3.3 旋转传动链部件设计
3.3.1 伺服电机选型
3.3.2 主轴设计
3.3.3 滚珠花键设计
3.4 进给传动链部件设计
3.4.1 滚珠丝杆设计
3.4.2 进给伺服电机选型
3.4.3 滑块设计
3.4.4 低频振动模块设计
3.5 主承力外壳设计
3.5.1 机体外壳设计
3.5.2 钻套设计
3.6 钻模板设计
3.7 本章小结
4 便携式自动进给钻的控制系统设计
4.1 钻孔过程控制策略
4.2 控制系统硬件设计
4.2.1 PLC控制器选型
4.2.2 扩展模块设计
4.2.3 控制器电源设计
4.2.4 伺服电机控制器选型
4.3 控制器运行原理
4.3.1 PLC运行原理
4.3.2 电机控制原理
4.3.3 控制系统整体连接逻辑
4.4 控制系统的软件实现
4.4.1 PTO输出控制计算
4.4.2 PTO脉冲主程序设计
4.4.3 按钮互锁程序设计
4.4.4 单参数钻削程序
4.4.5 基于进给距离的变参数钻削程序
4.4.6 基于轴向力的变参数钻削程序
4.4.7 过载自动保护及归原点程序
4.5 本章小结
5 自动进给钻设备及其配套工艺试验验证
5.1 CFRP钻削实验
5.2 叠层材料钻削实验
5.2.1 Ti-CFRP-Ti钻削实验
5.2.2 CFRP-Ti钻削实验
5.2.3 Ti-CFRP钻削实验
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3147773
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