葉輪作為航空動力的核心零部件,其表面加工質(zhì)量極大影響著發(fā)動機(jī)組的工作性能。目前整體葉輪普遍采用五軸數(shù)控銑削加工,而葉輪銑削后殘留一定的刀痕,特別是側(cè)銑削葉輪的流道其刀痕十分明顯。因結(jié)構(gòu)復(fù)雜,葉輪流道低效的人工研磨難以保證流道面與設(shè)計(jì)流道面完全吻合,從而影響葉輪的氣動性能,因此,如何實(shí)現(xiàn)葉輪流道面高效研磨,其相關(guān)技術(shù)一直是葉輪流道研磨加工技術(shù)的重要瓶頸問題。為此,本文提出基于6-DOF工業(yè)機(jī)器人的葉輪流道高效研磨技術(shù)的研究,通過綜合運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)、加工仿真技術(shù)、研磨工藝技術(shù)、研磨實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理技術(shù),具體探究6-DOF工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)理論、葉輪流道研磨軌跡規(guī)劃與機(jī)器人位姿轉(zhuǎn)換后置處理技術(shù)、機(jī)器人研磨加工仿真技術(shù)及研磨工藝參數(shù)優(yōu)化與決策技術(shù),具體研究工作如下:(1)6-DOF工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析�；邶R次變換理論、標(biāo)準(zhǔn)D-H法建立了機(jī)器人正、逆運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)解析式,利用分離變量法求解逆向運(yùn)動學(xué),基于“最短路程”優(yōu)化求解結(jié)果,利用蒙特卡羅方法求解機(jī)器人研磨工作空間。(2)6-DOF工業(yè)機(jī)器人研磨軌跡規(guī)劃與加工仿真。基于UG軟件的可變輪廓銑削刀軌規(guī)劃方法設(shè)計(jì)葉輪流道研磨軌跡;在對葉輪流道數(shù)控加工指令分析的基礎(chǔ)上,建立了葉輪流道研磨頭位置數(shù)據(jù)向機(jī)器人研磨位姿的后置處理轉(zhuǎn)換算法;利用MATLAB編寫機(jī)器人后置處理器,仿真校驗(yàn)機(jī)器人研磨軌跡,再基于Adams運(yùn)動學(xué)仿真進(jìn)行環(huán)境下葉輪流道機(jī)器人研磨加工過程。(3)6-DOF工業(yè)機(jī)器人研磨工藝分析及工藝參數(shù)優(yōu)化。分析流道研磨的工藝特征,制定了采用羊毛研磨頭的研磨方案;開展機(jī)器人研磨的單因素和正交實(shí)驗(yàn),結(jié)合方差分析,分析工藝參數(shù)對研磨工件表面粗糙度的影響程度,利用多元線性回歸方法,建立了羊毛頭研磨的工件表面粗糙度預(yù)測經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并通過灰關(guān)聯(lián)決策理論對研磨工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。綜上,本論文的研究為建立基于6-DOF工業(yè)機(jī)器人的葉輪流道高效研磨工藝提供了技術(shù)支撐和參考。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V263
【部分圖文】：

大力發(fā)展航空制造業(yè)，使其成為中國國力和戰(zhàn)略力量的強(qiáng)勁推動力。葉輪作為航??空發(fā)動機(jī)重要的能量轉(zhuǎn)換核心零部件，其表面質(zhì)量的好壞直接影響葉輪的功能特??性、效率轉(zhuǎn)換和表面摩擦性能［２］，如圖１．１所示。表面質(zhì)量不合格的葉輪在高溫??高壓的工作環(huán)境下極易產(chǎn)生疲勞失效、裂損和繃斷Ｍ，是嚴(yán)重威脅航空飛行人員??生命安全和造成國家重大經(jīng)濟(jì)損失的隱患。??理論與實(shí)踐證明，葉輪表面質(zhì)量的好壞對發(fā)動機(jī)推重比、壓氣效率、熱導(dǎo)率??和持續(xù)高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的影響［５］，目前葉輪的加工方式有整體鑄造成型、??電火花、電腐蝕和數(shù)控銑削等［６］。??２２?ｊ?＇?ｊ??丨。粗，處逞葉輪?？ｘ?．??Ｉ?ｕ?｜??ｉｓ計(jì)雖？?＿?＾??，１?聲?ｙ?ｆ＊＾??ｉ〇?，２?ｕ?；１Ｓ（＇；ｇ／ｓ）?１８??圖１．１吸入流量隨Ｒａ的變化曲線１４１?圖１．２數(shù)控銑削整體葉輪??整體鑄造成型成本低、效率高和可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，但整體鑄造的葉輪內(nèi)部??易產(chǎn)生沙眼、氣孔等結(jié)構(gòu)缺陷。??電火花和電腐蝕加工對于各種難加工材料

當(dāng)機(jī)器人坐標(biāo)系固定后，機(jī)器人工作空間內(nèi)任意一點(diǎn)Ｐ在機(jī)器人坐標(biāo)系中的??位置都可以用一個３ｘ１的位置向量４，，＝［尸、＆?來描述，其中／＼．、Ｐ，、八??分別是空間點(diǎn)Ｐ在ｘ、ｙ、ｚ軸上的位置分量，機(jī)器人的位置描述如圖２．１所示。??ｚ＊個??Ｉ、、、、??Ｘ??Ｉ?＾??—?Ｉ、』，??圖２．１機(jī)器人的位置描述坐標(biāo)系??９??

其姿態(tài)用ＸＢ軸的單位法向矢量ｎ、ＹＢ軸的單位姿態(tài)矢量〇和ＺＢ軸的單位??接近矢量ｆｌ三個軸的單位向量相對于機(jī)器人基坐標(biāo)系｛Ａ｝的方向余弦組成的３Ｘ３??矩陣來具體描述，機(jī)器人的姿態(tài)描述如圖２．２所示。??／?｛Ｂ｝??／??ｙ??ｚＡ個?／??／?ＡＰｂ??ｉ?，??／??｛Ａ｝?／??１?／??ｙ??／?ＹＡ、??圖２．２機(jī)器人的姿態(tài)描述坐標(biāo)系??其旋轉(zhuǎn)矩陣表示方式為：??ｒ＾ｎ?ｒｎ??＃＝?＼Ｂ」＝？ｒ２２?ｒ２３?（２－１）??ｒ３２?？＿??；＾中的３個單位主向量在空間中為相互垂直，故需滿足以下６個條件，艮Ｐ：??％’丨＿＞ｖ．、＝?＇?＿．、＝０?（）??２．?２．?３機(jī)器人位姿描述??當(dāng)空間一點(diǎn)在機(jī)器人工作空間內(nèi)的位置和姿態(tài)確定后，我們就可以用位置向??量和旋轉(zhuǎn)向量，；＾來綜合描述該點(diǎn)的位姿，即：??｛Ｂ｝?＝?｛ＡｂＲＡＰｂ｝?（２－３）??１０??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859805