基于机器人的飞机蒙皮切边技术研究

发布时间：2017-08-07 06:17

  本文关键词：基于机器人的飞机蒙皮切边技术研究

  更多相关文章： 工业机器人 蒙皮切边 离线编程 螺旋铣削 正交试验 铣削力 表面粗糙度 轮廓精度

【摘要】：蒙皮是构成飞机气动外形的关键零件,其精度对飞机的飞行稳定性有重要影响。蒙皮切边是在壁板成形后,将多余的蒙皮切割掉并进行修边的工艺过程。现代飞机制造中蒙皮切边方式主要有：手工切边、可重构柔性工装等,但是手工切边效率低下,劳动强度大并且精度难以保障；可重构柔性工装价格昂贵,我国在可重构柔性工装的研制方面起步较晚,应用并不广泛。因此,寻求一种高效、精确、经济的蒙皮切边方式是非常有必要的。本文以工业机器人铣削蒙皮试验系统为研究背景,针对机器人铣削蒙皮加工中存在的问题进行分析研究,验证了基于机器人的飞机蒙皮切边技术之可行性。本文首先综述了国内外蒙皮切边技术发展现状及工业机器人在飞机装配中的应用,并以机器人蒙皮切边技术为研究对象,阐述了论文的研究背景及意义,给出本文研究的主要内容。对构建的机器人铣削蒙皮试验系统平台,从KUKA工业机器人、机器人移动平台、螺旋铣终端执行器、激光跟踪仪测量系统、机器人自动控制系统等方面对其进行了分析介绍。根据蒙皮切边加工需求,制定了机器人铣削蒙皮的工艺流程。为了实现机器人沿复杂轨迹精确平稳运动,阐述了试验系统的各个坐标系及其构建过程,给出了机器人加工路径规划和离线编程方法。机器人和蒙皮的刚度相对较低,在铣削力作用下会引起较强的铣削振动导致切边质量差等加工缺陷。针对此问题,提出了一种螺旋铣削方法。通过螺旋铣削正交试验研究,建立了周向铣削力和表面粗糙度的经验模型,并对加工参数进行了极差分析,利用相对灵敏度模型确定了每公转进给量是影响周向铣削力和表面粗糙度最为显著的因素。综合考虑加工质量与效率要求,优选加工参数并进行试验验证。试验表明：机器人螺旋铣削蒙皮方法可有效抑制铣削振动,加工性能稳定,加工效率达48 mm/min,轮廓精度达±0.15 mm,表面粗糙度在4μm以内,切边无毛刺,实现了高效精确的蒙皮自动化切边,为飞机蒙皮切边提供了一种新的方法。
【关键词】：工业机器人 蒙皮切边 离线编程 螺旋铣削 正交试验 铣削力 表面粗糙度 轮廓精度
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262;TP242
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第1章 绪论14-26
• 内容摘要14
• 1.1 引言14
• 1.2 国内外蒙皮切边技术发展状况14-16
• 1.2.1 国外蒙皮切边技术发展状况14-16
• 1.2.2 国内蒙皮切边技术发展状况16
• 1.3 工业机器人在飞机装配中的应用16-19
• 1.4 机器人蒙皮切边技术19-23
• 1.4.1 机器人铣削加工技术研究现状19-20
• 1.4.2 飞机蒙皮的加工特点及影响因素20-22
• 1.4.3 国内外机器人离线编程技术发展现状22-23
• 1.5 论文背景和意义23
• 1.6 论文的主要研究内容23-26
• 第2章 试验系统与工艺流程26-39
• 内容摘要26
• 2.1 飞机壁板柔性装配系统26-28
• 2.2 机器人铣削蒙皮试验系统28-36
• 2.2.1 KUKA工业机器人30-33
• 2.2.2 机器人移动平台33-34
• 2.2.3 激光跟踪仪测量系统34-35
• 2.2.4 螺旋铣终端执行器35
• 2.2.5 机器人自动控制系统35-36
• 2.3 机器人铣削蒙皮系统工艺流程36-38
• 2.3.1 前期准备阶段37
• 2.3.2 定位与空走阶段37
• 2.3.3 机器人自动化铣削蒙皮阶段37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 机器人路径规划及离线编程39-51
• 内容摘要39
• 3.1 系统坐标系39-43
• 3.1.1 坐标系变换40-41
• 3.1.2 系统坐标系构建41-43
• 3.2 加工路径规划43-47
• 3.2.1 加工路径规划目标44
• 3.2.2 加工路径规划方法44-47
• 3.3 离线编程47-49
• 3.4 路径画线试验49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 蒙皮铣削方法研究51-67
• 内容摘要51
• 4.1 蒙皮切边误差与加工缺陷51-53
• 4.1.1 蒙皮切边误差分析51-52
• 4.1.2 蒙皮铣削加工缺陷52-53
• 4.2 螺旋铣削方法53-56
• 4.3 试验条件56
• 4.4 圆周铣削与螺旋铣削对比56-59
• 4.5 螺旋铣削正交试验59-60
• 4.5.1 正交试验设计59
• 4.5.2 正交试验结果59-60
• 4.6 试验分析与加工参数优选60-66
• 4.6.1 经验模型60
• 4.6.2 加工参数灵敏度计算方法60-65
• 4.6.3 加工参数优选65-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第5章 蒙皮铣削试验67-71
• 内容摘要67
• 5.1 轮廓精度试验67-69
• 5.2 窗口切边试验69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 已发表论文77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 秦瑞祥;邹冀华;;工业机器人在飞机数字化装配中的应用[J];航空制造技术;2010年23期

2 李大生;一个智能化的机器人仿真系统[J];机器人;1989年03期

3 赵东波,熊有伦;面向对象机器人离线编程系统的设计准则[J];机器人;1997年06期

4 张小江;高秀华;张永智;;基于DELMIA/IGRIP的工业机器人仿真[J];机械与电子;2007年02期

5 张彤;;飞机蒙皮厚度精确加工的最新技术——以数铣替代化铣的绿色加工工艺[J];教练机;2011年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 何广忠;机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴欣;高速铣削工艺参数优化的试验研究[D];南京理工大学;2004年

，

本文编号：633186