發(fā)布時(shí)間：2017-08-25 02:07

  本文關(guān)鍵詞：大型航空結(jié)構(gòu)件加工自動(dòng)避讓夾具系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 多點(diǎn)夾持 自動(dòng)避讓 夾具 航空整體結(jié)構(gòu)件 有限元

【摘要】：隨著航空制造工業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)性能的要求也在不斷的提升。航空產(chǎn)品的制造中廣泛采用大型整體結(jié)構(gòu)件來替代過去通過鉚接和螺栓連接的組合結(jié)構(gòu)件。與一般的機(jī)械零件相比,飛機(jī)整體構(gòu)件的加工難度和強(qiáng)度更大,不僅實(shí)體組合復(fù)雜,形位精度要求很高,而且薄壁位置剛度低,切除率高,數(shù)控加工過程非常容易產(chǎn)生變形。因此,大型航空整體結(jié)構(gòu)件的制造技術(shù)一直困擾著航空工業(yè)。多點(diǎn)夾持技術(shù)是保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工過程中靜、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的一種有效而實(shí)用的方法,現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造領(lǐng)域。然而,一些需要加工的結(jié)構(gòu)特征,例如槽、肋板、孔等,不可避免會(huì)與夾持位置靠近或者重合。在這種情況下,僅僅通過刀具路徑規(guī)劃和刀具姿態(tài)調(diào)整的方法并不能夠解決刀具和夾緊點(diǎn)之間在加工運(yùn)動(dòng)過程中的干涉與沖突。這對(duì)于航空制造業(yè)來說也是一個(gè)很棘手的難題。本文從航空整體構(gòu)件裝夾的角度出發(fā),研究了一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避讓的方法。此方法是將包含夾緊力控制功能與夾緊動(dòng)作控制功能相結(jié)合的工藝系統(tǒng)裝備應(yīng)用到大型航空整體結(jié)構(gòu)件的加工中去。首先,采用有限元技術(shù),分析了加工過程中多次反復(fù)釋放和夾緊操作下的工件受力狀態(tài),建立夾緊力與工件加工中剩余壁厚關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,依據(jù)數(shù)學(xué)模型對(duì)每個(gè)夾持點(diǎn)的夾緊力分別進(jìn)行優(yōu)化處理。然后,研究了一種自動(dòng)避讓方法,該方法是在夾具坐標(biāo)系下,通過將傳感器在線檢測的刀具實(shí)際位置坐標(biāo)與定位、夾緊點(diǎn)的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的。因此,自動(dòng)避讓系統(tǒng)是一個(gè)完全獨(dú)立于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的控制單元。最后,在上述理論的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一種基于在線檢測的自動(dòng)避讓模塊化夾具系統(tǒng),并進(jìn)行了制造和調(diào)試。為了驗(yàn)證自動(dòng)避讓夾具系統(tǒng)的可靠性,我們以560mm×11Omm×16mm的鋁合金構(gòu)件作為夾持對(duì)象,進(jìn)行銑槽加工,來減輕工件的重量。夾具系統(tǒng)主要是由4個(gè)最大夾緊力778N的回轉(zhuǎn)夾緊氣動(dòng)夾緊點(diǎn),8個(gè)超聲波接近傳感器、2個(gè)超聲波測距傳感器、底座等輔助支承元件組成。從加工試驗(yàn)表明,該夾具系統(tǒng)能夠高質(zhì)、高效地滿足飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件的加工要求,且操作便捷。
【關(guān)鍵詞】：多點(diǎn)夾持 自動(dòng)避讓 夾具 航空整體結(jié)構(gòu)件 有限元
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景和意義10-13
• 1.2 航空結(jié)構(gòu)件加工工藝裝備系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 論文研究的內(nèi)容和章節(jié)安排19-21
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容19
• 1.3.2 論文章節(jié)安排19-21
• 2 自動(dòng)避讓夾具設(shè)計(jì)方案研究21-32
• 2.1 自動(dòng)避讓夾具設(shè)計(jì)要求21-22
• 2.1.1 銑床夾具基本設(shè)計(jì)要求21
• 2.1.2 航空整體構(gòu)件柔性自動(dòng)避讓夾具具體設(shè)計(jì)要求21-22
• 2.2 裝夾難點(diǎn)分析22
• 2.3 自動(dòng)避讓夾具設(shè)計(jì)方案22-29
• 2.3.1 自動(dòng)避讓夾具總體設(shè)計(jì)方案22-24
• 2.3.2 定位方案設(shè)計(jì)24
• 2.3.3 夾緊方案設(shè)計(jì)24-27
• 2.3.4 控制系統(tǒng)方案比較27-29
• 2.4 技術(shù)路線和技術(shù)措施29-31
• 2.4.1 技術(shù)路線29-30
• 2.4.2 技術(shù)措施30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 自動(dòng)避讓夾具詳細(xì)設(shè)計(jì)32-50
• 3.1 自動(dòng)避讓夾具的分析計(jì)算32-39
• 3.1.1 切削力的計(jì)算32-34
• 3.1.2 夾緊力的計(jì)算34-35
• 3.1.3 靜力學(xué)分析35-39
• 3.2 自動(dòng)避讓夾具氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)39-47
• 3.2.1 自動(dòng)避讓夾具氣動(dòng)系統(tǒng)工作要求39-40
• 3.2.2 擬定氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖40-42
• 3.2.3 氣動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算和氣動(dòng)元件的選擇42-47
• 3.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-49
• 3.3.1 底板裝置的設(shè)計(jì)47-48
• 3.3.2 吊環(huán)螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 4 自動(dòng)避讓夾具電氣控制系統(tǒng)研究50-69
• 4.1 電氣控制系統(tǒng)控制要求和總體方案50-51
• 4.1.1 控制系統(tǒng)要求50
• 4.1.2 總體方案50-51
• 4.2 控制面板設(shè)計(jì)51-53
• 4.3 PLC模塊的設(shè)計(jì)53-67
• 4.3.1 三菱FX3GA系列PLC概述53-55
• 4.3.2 氣缸動(dòng)作控制模塊55-59
• 4.3.3 壓力控制模塊59-63
• 4.3.4 刀具位置坐標(biāo)檢測模塊63-67
• 4.4 電-氣控制柜設(shè)計(jì)67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 柔性夾具的試驗(yàn)研究69-78
• 5.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備69-72
• 5.1.1 工件試樣69-70
• 5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備70-72
• 5.1.3 試驗(yàn)方案72
• 5.2 試驗(yàn)過程72-75
• 5.2.1 裝夾72-73
• 5.2.2 選擇刀具規(guī)格并設(shè)定切削參數(shù)73-74
• 5.2.3 切削加工74-75
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析75-77
• 5.3.1 振動(dòng)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果及分析75-76
• 5.3.2 不同夾具裝夾切削對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：734424