叶片抛磨机器人研制

发布时间：2023-04-29 17:49

　　叶片是动力设备中的重要零件,其铣削成型后的表面留有明显的铣削刀痕,目前企业普遍采用人工抛磨的方式对叶片进行精加工,不仅效率低,而且加工获得的叶片表面一致性差。根据某企业的实际需求,本文开发了一款六自由度关节式工业机器人,用于叶片抛磨加工。主要的研究内容如下:(1)制定了叶片抛磨系统的总体方案,设计了一款六自由度关节式机器人和三个抛磨加工单元,求解了机器人的工作空间。基于ANSYS对机器人的本体结构和主要零部件进行了静力学和模态分析。(2)建立了基于D-H法的机器人运动学模型,求解出了机器人运动学的正、逆解表达式,采用牛顿-欧拉法建立了机器人各关节的动力学递推模型,为机器人控制系统算法模块的开发提供了理论依据。(3)基于倍福CX5140控制器设计并搭建了机器人的电气控制柜。基于倍福TwinCAT3设计了机器人控制算法、开发了用户操作界面,实现了机器人的关节坐标系和笛卡尔坐标系操作、状态监控等功能。(4)设计了机器人运动学参数误差标定方案。采用UG建立叶片三维数字化模型,并生成叶片的刀位轨迹,通过后处理将其转换成机器人笛卡尔坐标系中的加工代码,最后采用ADAMS仿真分析了机器人加工轨迹,验...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 叶片抛磨设备国内外发展现状
    1.3 工业机器人的发展现状
    1.4 主要研究内容
2 叶片抛磨系统结构设计
    2.1 叶片加工工艺要求
    2.2 叶片抛磨系统总体方案设计
    2.3 六自由度关节式机器人开发
        2.3.1 机器人结构设计
        2.3.2 电机与减速器选型
        2.3.3 机器人工作空间分析
    2.4 叶片抛磨加工单元设计
        2.4.1 砂带抛磨单元设计
        2.4.2 尼龙轮抛磨单元
        2.4.3 角磨机抛磨单元
    2.5 机器人结构有限元分析
        2.5.1 机器人关键部件有限元分析
        2.5.2 机器人整机静力学分析
        2.5.3 机器人整机模态分析
    2.6 本章小结
3 机器人运动学与动力学
    3.1 机器人运动学基础
        3.1.1 机器人位姿描述
        3.1.2 坐标变换
    3.2 机器人运动学分析
        3.2.1 机器人运动学模型
        3.2.2 机器人正向运动学
        3.2.3 机器人逆向运动学
    3.3 机器人动力学分析
    3.4 本章小结
4 基于倍福控制器的机器人控制系统开发
    4.1 控制系统硬件方案设计
        4.1.1 控制系统通讯方式
        4.1.2 控制系统硬件选型
        4.1.3 电气控制柜的设计与搭建
        4.1.4 伺服电机驱动器参数设置
    4.2 机器人控制系统软件开发
        4.2.1 开发环境概述
        4.2.2 控制器与编程PC的通讯
        4.2.3 控制系统的参数配置
        4.2.4 控制系统软件开发
        4.2.5 人机交互界面的开发
    4.3 本章小结
5 机器人标定与加工程序生成
    5.1 机器人运动学参数标定方案
        5.1.1 机器人几何误差分析
        5.1.2 机器人几何误差标定方案
    5.2 基于UG的叶片抛磨NC代码生成
        5.2.1 叶片造型
        5.2.2 叶片抛磨走刀方式确定
        5.2.3 UG刀路文件生成
        5.2.4 刀路文件后处理
    5.3 基于ADAMS的加工程序验证
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及专利



本文编号：3805450