机器人钻铆系统铆接单元及工艺技术

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1、研究论文机器人钻铆系统铆接单元及工艺技术韩洁，肖庆东，杜兆才(中国航空制造技术研究院数字化制造航空科技重点实验室，北京100024)【摘要】分析铆接工艺，结合机器人钻铆特点，确定自动铆接单元的工艺方案，突破机器人钻铆系统铆枪匹配、铆枪进给、上钉顶铆等关键技术。机器人自动制孔之后，自动铆接单元可以完成送钉、顶铆、铆接等功能，有效提高钻铆效率。关键词：机器人；自动铆接；铆接工艺RivetingUnitandTechnologicalProcessofRobotDrillingandRivetingHANJie，XIAOQingdong，DUZhaocai(KeyL

2、aboratoryofDigitalManufacturingAviationTechnology,AVICAeronauticalTechnologyInstitute，Beijing100024，China)IABSTRACTlAnalysisofrivetingprocessandcombiningwiththerobotcharacteristics，theprocessofautomaticrivetingsystemunitisdetermined．Theproblemsofrobotdrillingandrivetingunitprocessma

3、tching，feedcontrol，andnailrivetsingaresolved．Aftertherobotdrilling&rivetingsystemcompletestheautomaticdrilling．automaticrivetingunitcancompletenailfeeding．rivetingandotherfunctions．Therivetingunitimprovesthedrilling＆rivetingefficiencyeffectively．Keywords：Robot；Automaticriveting；Rive

4、tingprocessDoI：10．16080／j．issn1671—833x．2017．06．095随着现代航空产品装配技术的发展，自动铆接技术有了很大进步，在航空产品制造中的应用已经达到了一个新的水平。自动钻铆机通常用于铆接结构简单、开敝陛好的翼面类零部件的钻铆，这是由其结构形式决定的，使用受到很大限制⋯。机器人钻铆系统既能用于飞机壁板类、翼面类等开敞性好的组、部件的自动制孔和铆接等装配作业，沿纵向长距离移动，完成对飞机各个部分钻铆加工而无需移动工件口]，也可以针对复杂装配环境下的部件预先规划路径，大大提高钻铆效率、安全性及稳定性肛]。系统采用智能控制、视

5、觉图像处理等技术，实现多机器人协调操作、最优路径规划和精确定位；系统可以安装位移、振动、温度等传感器，实时感知当前的刀具、工件以及系统的工作状态，并进行实施分析，根据分析结果优化钻铆工艺参数，进行精度补偿，进而实现精确装配。美国EI公司与空客联合设计了一套机器人钻铆系统O．N．C．E，用于波音F／A一18E／F的机翼后缘襟翼的钻孑L和锪窝。德国Brotje公司研发的RACE机器人钻铆系统，由两台KUKA机器人即末端执行器组成，应用于A320／A340中部分壁板结构的装配，结合末端执行器实现自动制孑L、自动送钉、自动铆接等【4l。意大利B&C公司机器人钻铆设备已

6、成功应用于飞机的机翼、机身、舱口、尾翼等的加工及机身对接加工。美国GEMCOR公司研制的有关机器人用于钻铆工作的系统，应用双机器人实现对加工部件的调姿，再配合C型钻铆机，实现飞机部件的钻铆。目前，国外自动钻铆的研究向机器人、柔性工艺装备、全自动钻铆机并配合激光测量等组成柔性自动化装配系统方向发展陋】。国内机器人制孔设备已有一定应用，而机器人制孑L与铆接的结合还在研制和探索阶段。随着钛合金、复合材料等在飞机制造中所占比例的增大，传统铆接工艺已经难以满足新材料的要求。国内飞机装配铆接以手工铆为主，工人在工件两侧分别使用手持风动铆枪及顶铁的方式进行铆接，体力消耗大，

7、铆枪噪音大，工作条件恶劣，铆接质量不能保证[6】。1机器人钻铆系统1．1机器人钻铆系统构成飞机壁板机器人钻铆系统包含蒙皮柔性定位工装、对称布置在蒙皮柔性定位工装两侧的机器人、蒙皮外侧2017年第6期·航空制造技术95机器人持有的集N-fL、铆接、送钉等功能一体的多功能末端执行器、内侧机器人持有的铆接单元、集成控制系统、自动供钉系统等l”，机器人钻铆系统如图1所示，机器人钻铆系统结构功能如表1所示。1．2机器人钻铆系统铆接单元工艺流程铆接是在外力作用下使铆钉靠铆接单元两侧同时作用产生弹塑性变形，形成铆钉墩头。铆接单元一侧为铆枪，另一侧为顶铁，正铆通常为铆枪在钉杆

8、侧，顶铁在钉头侧。在基于机器人的铆接单