飞机翼面类部件柔性装配五坐标自动制孔设备的研制

《飞机翼面类部件柔性装配五坐标自动制孔设备的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、害多论坛嘲uM醛机翼面类部件桑性装配五坐标自动制孔设备9-'-JligSg木ResearchonAutomaticDrillWithFiveAxesforFlexibleAssemblyofAircraftWingComponents北京航空制造工程研究所周万勇邹方薛贵军甘露沈阳飞机工业(集团)有限公司杜宝瑞周万勇1971年出生，高级工程师，北京航空航天大学硕士研究生机器人专业毕业．在读博士研究生。主要研究方向为机器人运动学．动力学及其控制。1994年获全国大学生数学建模竞赛一等奖。1995年参加工作。精通机械结构与精度设计．DS

2、P运动控制系统软硬件开发．液压伺服系统仿真及故障诊断、空间机构算法开发等技术。飞机制造技术的机械化、自动化、模块化一直倍受人们关注。飞机的结构具有尺寸大、形状复杂、连接·原国防科工委基础科研项目(1lAl3301)。44航空制造技术·2010年第2期在本设计中采用机电一体化的技术，通过使用一种计算机算法消除由公垂线引起的系统误差来保证五轴定位平台的定位定姿精度。在零件制造和装配时，轴与轴之间不能零对零相交，它们之间存在公垂线。如果不消除公垂线，将会产生系统误差而无法保证加工精度。本设计使用西门子840D作为控制系统，公垂线为系统参

3、数。件数量多等特点。在飞机装配钻孔过程中如果完全依靠传统的人工作业，对人力、物力的要求是巨大的，更重要的是制孔质量低，连接质量难以满足较高疲劳寿命的要求，并且加工效率也低。随着数字化设计制造技术以及自动装配制孔技术在飞机研制生产中的应用，飞机柔性装配技术的研究取得快速突破，并在工业发达国家航空企业中获得了显著的成效。国内虽然设计制造五坐标数控机床的能力已经成熟，但用于飞机柔性装配方面的机器设备尚属空白。本论文将对以平尾为代表的飞机翼面类部件柔性装配自动$1J4L设备的研制进行讨论。飞机装配需求分析现代匕机装配中最重要的是装配速度和

4、装配质量。飞机装配质量和效率取决于飞机连接技术。目前，飞机(特别是军机)装配大量采用手工操作，制孔速度、$1J-孑L质量、连接质量难以满足高性能飞机的要求。自动钻铆技术的应用可以大幅度提高制孔速度、制孔质量和连接质量，在一定程度卜实现装配技术的自动化、数字化和模块化。自动$1J：FL设备的要求大致有【l】：·机床行程：10rex4rex0．4ms·定位精度：±0．2raml·摆角范围：俯仰角与偏转角各+15。ISpec；alEqutpmenlforAvlatlo帅“lrv航空专用设备·制孔直径：4～10mml·孔精度：H9；·加工

5、材料：复合材料、铝合金；·配备吸尘装置；·具有测法向功能，·具有监控及显示功能；·具有钻头破损检测功能；·效率：5个孔／min。设备应能自动连续完成夹紧、制孔、锪窝、松开夹紧等加工工序。自动制孔设备总体结构自动锘[14L设备由立式五坐标机构和自动制孔用的末端执行器组成，以适应带有两个曲度的飞机翼面类部件的加工要求。设备的总体结构见图l。五坐标机构可进行X、FZ方向的直角坐标运动和A，B两个摆角运动，可实现精确的空间定位和姿态调整，用于将多功能末端执行器移动到装配部件上的指定位置，以实现自动制孔。1．x．y．Z三坐标机构X轴通过齿轮

6、、齿条啮合进行运动，通过光栅尺反馈实现伺服电机的闭环控制，完成X向的高精度进给驱动。y轴立柱的内腔是空的，内部靠筋板间的连接保证其刚性。立柱的两个侧立板具有一定的斜度，目的是实现等强度设i十。在y轴的外部，悬挂有Z轴、平衡横滑板、双摆头和末端执行器，它们具有较大重量，如果不采用平衡装置，丝杠的寿命将达不到预期设计要求。本系统采用机械重锤式配重机构。在立柱内腔，放置一个配重，配重的质量取外部质量的80％左右。移动平台与l，轴立柱相连接，平台上放置电气柜和控制台。Z轴用丝杠螺母副传动，选用额定转速为1500r／min的伺服电机直接驱动

7、，不需要减速器。Z轴的导向和承载通过直线导轨完成，每个导轨上都有滑块，并固定到滑板上。横滑板两面都装有滑块，分别与一Z轴连接，沿着y向导轨，Z轴与横滑板可进行上下移动，实现在y向的进给。Z轴相对于横滑板可进行往复运动，以实现Z向的进给。2。双摆头结构双摆头用来实现A、B2个摆角的运动。多功能末端执行器用于实现孔定位、压紧力检测、自动制孔、锪窝、粉尘抽吸、孔径和位置检测的功能。紧进给与锪窝进给采取串联的方式，且锪窝进给置于压紧进给之上。由于孔定位精度要求≤±0．2mm，锪窝精度0．05mm要高于定位精度，因此，采取末端执行器和定位平

8、台分开进行设计的方案。定位平台设计为五轴联动的机床，它的功能是对末端执行器进行定位和将法线垂直于被加工点。压紧进给是力控制，行程很短。钻锪进给是在压紧的基础上，以被加工物表面为基准进行加工，因此可以保证锪窝精度的要求。这样，就避开了机床精度达不到锪