飛機結構件作為構成飛機機體骨架和氣動外形的重要部件,它具有品種繁多、功能重要的特點。為了提高飛機結構件的加工質量,國內采用了先進的加工工藝,但是由于機床夾具的柔性化與自動化程度低,導致夾具數(shù)量多、夾具適用范圍窄、工件裝夾困難,嚴重影響了飛機結構件的加工效率和加工質量。在飛機結構件夾具設計過程中,需要花費大量的時間去構建零部件模型和虛擬裝配,影響了夾具的設計效率。為了解決上述問題,本文進行了以下幾方面的研究。首先,在CATIA環(huán)境下,利用VB語言開發(fā)了飛機結構件夾具設計系統(tǒng)。利用VB開發(fā)了夾具設計系統(tǒng)界面,實現(xiàn)了CATIA與系統(tǒng)界面的銜接,并設計了系統(tǒng)程序。運用變量驅動參數(shù)化建模方法與程序驅動參數(shù)化建模方法,實現(xiàn)了夾具元件的參數(shù)化建模,并使用宏錄制方式來獲取部分建模程序。利用CATIA提供的API接口和VB語言實現(xiàn)了附帶約束關系的夾具各零部件間的虛擬裝配。詳細說明了夾具標準件庫的建庫方案,并舉例說明了構建夾具標準件庫的具體方法,介紹了夾具標準件庫的結構。其次,以飛機桁類結構件的銑削加工為例,提出了一種柔性、快速、自適應、多工位夾具方案,并利用夾具設計系統(tǒng)實現(xiàn)了各零部件的參數(shù)化建模和虛擬裝配,提高了夾具的設計效率。分析了飛機桁類結構件的特點,確定了夾具的夾緊和定位方案,實現(xiàn)了夾具結構的總體設計。詳細分析了鉸桿增力機構的原理,并設計了二次正交鉸桿増力機構,以彌補氣動傳動夾緊力不足的缺點。設計了夾具氣動夾緊系統(tǒng),并詳細說明了氣動夾緊原理,提高了夾具的自動化程度。此夾具適用于不同尺寸的桁類零件,實現(xiàn)了工件的多工位加工,從而提高了夾具的柔性化程度。最后,采用西門子S7-200系列PLC設計了夾具控制系統(tǒng)。詳細說明了夾具控制系統(tǒng)的控制要求,繪制了夾具控制系統(tǒng)的控制流程圖,并完成了PLC控制器與傳感器的選型,確定了夾具控制系統(tǒng)的組成結構。根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求,確定了I/O口地址分配,并根據(jù)I/O地址分配表,確定了控制系統(tǒng)接線圖。根據(jù)程序設計的一般方法,在STEP7-Micro/WIN軟件中編制了相應的控制程序,并對控制程序進行相應的調試,模擬實際工況,以保證控制程序的可行性。
【學位單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V262
【部分圖文】：

針對套類零件的結構特點，提出了一種面向套類零件的成組夾具。由于飛機結構件形狀、尺寸差異較大，因此只有同類飛機結構件才適合采用可調夾具來實現(xiàn)柔性，一種可調夾具，如圖1-1所示。圖 1-1 一種可調夾具組合夾具是指在標準化與模塊化的基礎上，針對不同的加工對象，由一套標準的元件與組件裝配成的專用夾具。標準的元件與組件具有高精度、可拆卸性、互換性和耐磨性。由于組合夾具具有組合性、可調性、高柔性等優(yōu)點，是一種可重復使用的夾具系統(tǒng)，能夠有效減少專用夾具的數(shù)量，因此組合夾具適用于單件、小批量和多品種的生產(chǎn)加工。組合夾具分為槽系組合夾具與孔系組合夾具。隨著數(shù)控機床和加工中心在機械加工中的普遍使用，切削速度與進給量的不斷提高，

夾具存在如下問題：夾具標準件較多，投資大，組裝成的夾具體積大，占用一定的存儲空間；夾具元件之間的配合環(huán)節(jié)多，精度不高，累積誤差大。因此，大型飛機結構件不適合采用組合夾具來實現(xiàn)柔性，一種組合夾具，如圖1-2所示。圖 1-2 一種組合夾具相變與偽相變材料式柔性夾具發(fā)展迅速，相繼出現(xiàn)了電流相變夾具、磁流相變夾具、溫度式液體相變夾具以及偽相變材料夾具等。相變柔性夾具一般有一個充滿相應介質的容器，并通過改變外界條件的方式來控制介質的物理形態(tài)，從而達到夾持工件的目的。宋燦等人[18]提出了具有實用價值的低熔點合金相變夾具，并指出其尚未解決的問題。Rong等人[19]對磁流相變材料進行了試驗研究，并通過對磁流相變材料施加壓力的方式來改變磁流相變材料的顯微結構，顯著增加了磁流相變夾具的夾緊力。宋燦等人[20]提出了一種新的基于相變材料的柔性夾具，為柔性夾具的研究與設計提出了一種新方法。張先舟等人[21]提出了一種利用磁流變特性變液相的柔性夾具。通過提高磁流變液在磁場中受到沿磁場方向的外界正壓力，來大幅度提高剪切應力，從而提高了夾緊力[22-23]。適應性材料夾具是一種能夠自動適應工件外形的被動式夾緊裝置

夾具是一種由數(shù)字控制的支承元件、定位元件和機床工作臺或固定在機床工作臺上，能夠做出多來，計算機數(shù)字控制式的柔性夾具系統(tǒng)發(fā)展成為機械加工系統(tǒng)。計算機數(shù)字控制式的柔性夾具是調整高度和尺寸的陣列式支柱、水平面上能夠進系統(tǒng)和機電式驅動裝置組成，支柱陣列能夠根據(jù)種曲面或平面的定位系統(tǒng)，工件可通過機械或真系統(tǒng)具有良好的重構性，能夠快速調整自身結構適用于多品種、小批量的零件生產(chǎn)。模塊化程控飛機蒙皮切邊、復合材料零件修整與鉆孔、飛機廣泛應用[27-28]。西班牙某公司研制了一種TORR所示。北京某航空研究所針對飛機蒙皮壁板的切制、定位器、夾持單元、離線仿真等關鍵技術的柔
【參考文獻】

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1 李新紅;蔣德云;孔曉玲;劉素梅;;機床專用夾具庫系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J];機械設計;2016年04期

2 花同全;;機床夾具參數(shù)化設計研究[J];機械;2016年03期

3 崔聯(lián)合;;基于CATIA V5知識工程專用夾具CAD系統(tǒng)[J];組合機床與自動化加工技術;2015年08期

4 于建華;陳志同;;雙臂自適應夾具加工變形控制方法[J];航空學報;2016年05期

5 宋燦;呂彥明;;基于相變材料的柔性夾具結構設計[J];機械制造;2015年05期

6 鄒德強;;柔性線中典型液壓夾具的設計[J];制造技術與機床;2015年05期

7 吳冬敏;沈銘;鐘康民;;基于單缸雙活塞和機械增力機構的夾緊裝置[J];制造技術與機床;2014年06期

8 宋燦;呂彥明;李強;陳林;;基于相變材料的柔性夾具技術研究[J];工具技術;2014年04期

9 王準;;基于CAD平臺的加工中心用組合夾具設計方法[J];制造技術與機床;2013年12期

10 劉映泉;;一種斜楔夾緊的成組發(fā)動機支架車削夾具[J];機械制造;2013年10期

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1 張溥海;基于CATIA二次開發(fā)的組合夾具設計研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

2 林勇;基于特征的飛機結構件數(shù)控加工工藝研究[D];南京航空航天大學;2013年

3 侯遠濱;數(shù)控機床全自動夾緊系統(tǒng)的設計[D];哈爾濱工程大學;2007年

4 李崇洋;基于CATIA下的夾具快速設計及制造響應系統(tǒng)[D];江南大學;2005年

本文編號：2865701