大型小曲率部件自动制孔设备柔性导轨设计.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32012年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMat．2012文章编号：1001—2265(2012)03—0001—05大型小曲率部件自动制孔设备柔性导轨设计冰张冉冉，胡永祥，姚振强(上海交通大学机械与动力工程学院，机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：针对飞机装配制造中大型小曲率部件自动制孔设备中柔性导轨自身的特性开展导轨的优化设计方法的研究。该方法通过对柔性导轨特性的分析，提出以导轨极限弯曲半径为目标、弹性和局部刚性为约束、导轨结构参数为设计变量的设计优

2、化模型。基于子问题近似算法和共轭梯度算法，运用Ansys软件的APDL语言编程实现柔性导轨的优化设计。对优化结果进行仿真验证，仿真结果与优化结果相吻合，证明该优化设计方法对指导柔性导轨的开发具有工程参考价值。关键词：柔性导轨；小曲率部件；弯曲特性；优化设计中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ADesignOptimizationoftheFlexTrackforAuto-drillingMachineonLargeSurfaceofAircraftAssemblyZHANGRan—ran，HUYong—xiang，YAOZhen—qiang(SchoolofMechanic

3、alEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，TheStateKeyLaboratoryofMechani—calSystemandVibration，Shanghai200240，China)Abstract：AmethodofdesignoptimizationoftheFlexTrackfordrillingmachineonlargesurfaceofair—craftassemblyisintroduced．AsthefeaturesoftheFlexTrackareanalyzed，anoptimizationmodelforthe

4、FlexTrackisproposed，themaximumstressanddeformationvalueoftheweaknesspointsarecon—strained，theminimumradiusconductsastheobjectivewiththegeometrydimensionasthedesignvaria—ble．BasedonthealgorithmofSubproblemApproximationandconjugategradient，anAnsysoptimiza—tionprogramiswrittentogetdifferentoptim

5、izationmodels．OptimizedresultsoftheFlexTrackareusedtoguidethedesignoftheFlexTrack，whichcanimprovethespeedofdesigneficiencyandshortenthedesigncycleoftheFlexTracksystemefectively．Keywords：theFlexTrack；smallcurvaturesurface；bendingcharacteristic；optimizationdesign0引言柔性导轨是柔性制孔设备研制的关键部件之柔性导轨自动制孔设备

6、是一种用于飞机机身、PaulThompson等人介绍了柔性导轨在机身、机机翼等大型部件装配制孑L的自动化设备。该设备可翼和舱门等不同加工场合的多种变换形式；Theo-以利用导轨上的真空吸盘，直接吸附在飞机机身、机dore等人提出一种柔性导轨的啮合传动方式，并探翼等平缓大曲面上进行自动制孔，突破了以往工件讨了柔性导轨进行拼接时可采用的高精度联锁的方在机床上进行定位的加工方法，具有重量轻、效率法。以上研究主要集中在柔性导轨的应用和连接高、灵活方便以及自动化程度高等特点，得到国内外方式上，目前针对柔性导轨最主要的特点——弯曲飞机制造行业的广泛关注¨。AIT和Boeing公司性能与导轨设

7、计的相关研究还未见报道。深入了解先后开发了此类柔性导轨钻孔设备进行机身、机翼柔性导轨的弯曲性能，寻找一种有效的设计方法是等大型部件的装备制孔，制孔精度和效率大大提柔性导轨研发工作亟待解决的问题。收稿日期：2011一O9—09；修回日期：2011—09—20基金项目：上海市民机创新工程(ZXDF077)与机械系统与振动国家重点实验室开放课题(MSV一2010—12)资助项目作者简介：张冉冉(1987一)，女，河南信阳人，上海交通大学硕士研究生，主要从事制造技术与装备自动化研究，(E