飛機(jī)翼面類部件柔性裝配五坐標(biāo)自動(dòng)制孔設(shè)備的研制

《飛機(jī)翼面類部件柔性裝配五坐標(biāo)自動(dòng)制孔設(shè)備的研制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、害多論壇嘲uM醛機(jī)翼面類部件桑性裝配五坐標(biāo)自動(dòng)制孔設(shè)備9-'-JligSg木ResearchonAutomaticDrillWithFiveAxesforFlexibleAssemblyofAircraftWingComponents北京航空制造工程研究所周萬勇鄒方薛貴軍甘露沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司杜寶瑞周萬勇1971年出生，高級(jí)工程師，北京航空航天大學(xué)碩士研究生機(jī)器人專業(yè)畢業(yè)．在讀博士研究生。主要研究方向?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)．動(dòng)力學(xué)及其控制。1994年獲全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽一等獎(jiǎng)。1995年參加工作。精通機(jī)械結(jié)構(gòu)與精度設(shè)計(jì)．DS

2、P運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟硬件開發(fā)．液壓伺服系統(tǒng)仿真及故障診斷、空間機(jī)構(gòu)算法開發(fā)等技術(shù)。飛機(jī)制造技術(shù)的機(jī)械化、自動(dòng)化、模塊化一直倍受人們關(guān)注。飛機(jī)的結(jié)構(gòu)具有尺寸大、形狀復(fù)雜、連接·原國防科工委基礎(chǔ)科研項(xiàng)目(1lAl3301)。44航空制造技術(shù)·2010年第2期在本設(shè)計(jì)中采用機(jī)電一體化的技術(shù)，通過使用一種計(jì)算機(jī)算法消除由公垂線引起的系統(tǒng)誤差來保證五軸定位平臺(tái)的定位定姿精度。在零件制造和裝配時(shí)，軸與軸之間不能零對(duì)零相交，它們之間存在公垂線。如果不消除公垂線，將會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差而無法保證加工精度。本設(shè)計(jì)使用西門子840D作為控制系統(tǒng)，公垂線為系統(tǒng)參

3、數(shù)。件數(shù)量多等特點(diǎn)。在飛機(jī)裝配鉆孔過程中如果完全依靠傳統(tǒng)的人工作業(yè)，對(duì)人力、物力的要求是巨大的，更重要的是制孔質(zhì)量低，連接質(zhì)量難以滿足較高疲勞壽命的要求，并且加工效率也低。隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及自動(dòng)裝配制孔技術(shù)在飛機(jī)研制生產(chǎn)中的應(yīng)用，飛機(jī)柔性裝配技術(shù)的研究取得快速突破，并在工業(yè)發(fā)達(dá)國家航空企業(yè)中獲得了顯著的成效。國內(nèi)雖然設(shè)計(jì)制造五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的能力已經(jīng)成熟，但用于飛機(jī)柔性裝配方面的機(jī)器設(shè)備尚屬空白。本論文將對(duì)以平尾為代表的飛機(jī)翼面類部件柔性裝配自動(dòng)$1J4L設(shè)備的研制進(jìn)行討論。飛機(jī)裝配需求分析現(xiàn)代匕機(jī)裝配中最重要的是裝配速度和

4、裝配質(zhì)量。飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率取決于飛機(jī)連接技術(shù)。目前，飛機(jī)(特別是軍機(jī))裝配大量采用手工操作，制孔速度、$1J-孑L質(zhì)量、連接質(zhì)量難以滿足高性能飛機(jī)的要求。自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度提高制孔速度、制孔質(zhì)量和連接質(zhì)量，在一定程度卜實(shí)現(xiàn)裝配技術(shù)的自動(dòng)化、數(shù)字化和模塊化。自動(dòng)$1J：FL設(shè)備的要求大致有【l】：·機(jī)床行程：10rex4rex0．4ms·定位精度：±0．2raml·擺角范圍：俯仰角與偏轉(zhuǎn)角各+15。ISpec；alEqutpmenlforAvlatlo帥“l(fā)rv航空專用設(shè)備·制孔直徑：4～10mml·孔精度：H9；·加工

5、材料：復(fù)合材料、鋁合金；·配備吸塵裝置；·具有測法向功能，·具有監(jiān)控及顯示功能；·具有鉆頭破損檢測功能；·效率：5個(gè)孔／min。設(shè)備應(yīng)能自動(dòng)連續(xù)完成夾緊、制孔、锪窩、松開夾緊等加工工序。自動(dòng)制孔設(shè)備總體結(jié)構(gòu)自動(dòng)锘[14L設(shè)備由立式五坐標(biāo)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)制孔用的末端執(zhí)行器組成，以適應(yīng)帶有兩個(gè)曲度的飛機(jī)翼面類部件的加工要求。設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)見圖l。五坐標(biāo)機(jī)構(gòu)可進(jìn)行X、FZ方向的直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)和A，B兩個(gè)擺角運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)精確的空間定位和姿態(tài)調(diào)整，用于將多功能末端執(zhí)行器移動(dòng)到裝配部件上的指定位置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制孔。1．x．y．Z三坐標(biāo)機(jī)構(gòu)X軸通過齒輪

6、、齒條嚙合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，通過光柵尺反饋實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的閉環(huán)控制，完成X向的高精度進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。y軸立柱的內(nèi)腔是空的，內(nèi)部靠筋板間的連接保證其剛性。立柱的兩個(gè)側(cè)立板具有一定的斜度，目的是實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)i十。在y軸的外部，懸掛有Z軸、平衡橫滑板、雙擺頭和末端執(zhí)行器，它們具有較大重量，如果不采用平衡裝置，絲杠的壽命將達(dá)不到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)采用機(jī)械重錘式配重機(jī)構(gòu)。在立柱內(nèi)腔，放置一個(gè)配重，配重的質(zhì)量取外部質(zhì)量的80％左右。移動(dòng)平臺(tái)與l，軸立柱相連接，平臺(tái)上放置電氣柜和控制臺(tái)。Z軸用絲杠螺母副傳動(dòng)，選用額定轉(zhuǎn)速為1500r／min的伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)

7、，不需要減速器。Z軸的導(dǎo)向和承載通過直線導(dǎo)軌完成，每個(gè)導(dǎo)軌上都有滑塊，并固定到滑板上。橫滑板兩面都裝有滑塊，分別與一Z軸連接，沿著y向?qū)к?，Z軸與橫滑板可進(jìn)行上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在y向的進(jìn)給。Z軸相對(duì)于橫滑板可進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)Z向的進(jìn)給。2。雙擺頭結(jié)構(gòu)雙擺頭用來實(shí)現(xiàn)A、B2個(gè)擺角的運(yùn)動(dòng)。多功能末端執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)孔定位、壓緊力檢測、自動(dòng)制孔、锪窩、粉塵抽吸、孔徑和位置檢測的功能。緊進(jìn)給與锪窩進(jìn)給采取串聯(lián)的方式，且锪窩進(jìn)給置于壓緊進(jìn)給之上。由于孔定位精度要求≤±0．2mm，锪窩精度0．05mm要高于定位精度，因此，采取末端執(zhí)行器和定位平

8、臺(tái)分開進(jìn)行設(shè)計(jì)的方案。定位平臺(tái)設(shè)計(jì)為五軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床，它的功能是對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行定位和將法線垂直于被加工點(diǎn)。壓緊進(jìn)給是力控制，行程很短。鉆锪進(jìn)給是在壓緊的基礎(chǔ)上，以被加工物表面為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，因此可以保證锪窩精度的要求。這樣，就避開了機(jī)床精度達(dá)不到锪