本文關(guān)鍵詞：面向自動(dòng)化制孔的飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)預(yù)連接工藝優(yōu)化

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【摘要】：飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的成千上萬(wàn)個(gè)連接孔是在疊層狀態(tài)下加工出的。當(dāng)疊層結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程中貼合不緊密時(shí),就會(huì)產(chǎn)生疊層毛刺,疊層毛刺不僅會(huì)造成應(yīng)力集中,還會(huì)降低連接件之間的摩擦力。連接孔的加工質(zhì)量會(huì)直接影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和可靠性。因此,為滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)高質(zhì)量,長(zhǎng)壽命的發(fā)展要求,保障連接孔的加工質(zhì)量,控制飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)間毛刺的生長(zhǎng)就顯得尤為重要。在飛機(jī)零部件的裝配過(guò)程中,由于制造誤差、定位誤差等因素的影響,疊層結(jié)構(gòu)間往往存在初始間隙。目前疊層結(jié)構(gòu)間的毛刺控制技術(shù)主要是通過(guò)施加單向壓緊力來(lái)避免疊層結(jié)構(gòu)分離,通過(guò)減小制孔間隙來(lái)抑制毛刺的生長(zhǎng)。然而,單向壓緊通常僅適用于強(qiáng)剛度疊層結(jié)構(gòu)情況,例如機(jī)身隔框上剛性較強(qiáng),在制孔過(guò)程中可以提供法向支撐,從而和單向壓緊力達(dá)到“雙向壓緊”效果；當(dāng)遇到壁板搭接處等弱剛度疊層結(jié)構(gòu)情況時(shí),單向壓緊力無(wú)法有效消除蒙皮和邊梁之間的初始間隙和制孔間隙,從而給毛刺的生長(zhǎng)提供了物理空間。在此情況下,需使用預(yù)連接件來(lái)緊固蒙皮和邊梁組成的疊層結(jié)構(gòu)。預(yù)連接件不僅能有效增加疊層結(jié)構(gòu)的接觸剛度,還可減小制孔間隙,并對(duì)保證后續(xù)螺栓連接質(zhì)量和效率起著關(guān)鍵的作用。為此,本文通過(guò)建立蒙皮和邊梁的預(yù)連接有限元簡(jiǎn)化模型,在不考慮壓緊力的情況下,基于疊層間隙最小化原則,研究其在不同預(yù)連接件數(shù)量、安裝位置以及預(yù)緊力條件下的殘余間隙和制孔間隙,給出最優(yōu)預(yù)連接方案。有限元計(jì)算結(jié)果表明,隨著預(yù)緊力的增加,模型的殘余間隙和制孔間隙先減小后增大,過(guò)大的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致疊層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)度的彈性變形。預(yù)連接后模型的殘余間隙越小,并不意味著制孔間隙越小,這是由于較優(yōu)的預(yù)連接件安裝位置可優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)的接觸剛度,從而減小制孔間隙。最后,通過(guò)工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化疊層結(jié)構(gòu)制孔試驗(yàn)對(duì)不同的預(yù)連接方案進(jìn)行了比較和驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著預(yù)緊力的增加,疊層結(jié)構(gòu)的毛刺尺寸先明顯減小后小幅增大,預(yù)連接件的安裝位置對(duì)毛刺尺寸影響顯著,最優(yōu)預(yù)連接工藝方案的毛刺高度均值和毛刺根厚度均值最小,分別可達(dá)0.051mm和0.015mm。
【關(guān)鍵詞】：疊層結(jié)構(gòu) 預(yù)連接件 安裝位置 預(yù)緊力 殘余間隙 制孔間隙
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V262.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACI6-13
• 第一章 緒論13-22
• 內(nèi)容摘要13
• 1.1 引言13
• 1.2 飛機(jī)先進(jìn)裝配連接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國(guó)外先進(jìn)裝配連接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)先進(jìn)裝配連接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.3 飛機(jī)預(yù)連接裝配技術(shù)19-20
• 1.4 課題研究背景和意義20
• 1.5 課題研究?jī)?nèi)容和總體框架20-22
• 第二章 機(jī)器人自動(dòng)化制孔系統(tǒng)22-37
• 內(nèi)容摘要22
• 2.1 機(jī)械系統(tǒng)22-29
• 2.1.1 系統(tǒng)總體布局22-23
• 2.1.2 工業(yè)機(jī)器人23-24
• 2.1.3 機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)24
• 2.1.4 末端執(zhí)行器24-28
• 2.1.5 激光跟蹤儀28-29
• 2.2 控制系統(tǒng)29-32
• 2.2.1 控制系統(tǒng)硬件組成29-30
• 2.2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制30
• 2.2.3 計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)30-32
• 2.3 軟件系統(tǒng)32-36
• 2.3.1 系統(tǒng)軟件功能需求32
• 2.3.2 軟件功能模塊32-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程毛刺控制技術(shù)37-45
• 內(nèi)容摘要37
• 3.1 毛刺形成機(jī)理研究37-39
• 3.1.1 鉆削毛刺形成過(guò)程37-38
• 3.1.2 鉆削毛刺形成影響因素38-39
• 3.1.3 疊層鉆削毛刺形成研究39
• 3.2 單向壓緊毛刺控制技術(shù)39-43
• 3.2.1 單向壓緊作用39-40
• 3.2.2 壓緊力分析方法40-42
• 3.2.3 單向壓緊技術(shù)的局限性42-43
• 3.3 預(yù)連接毛刺控制技術(shù)43-44
• 3.3.1 預(yù)連接工藝介紹43
• 3.3.2 預(yù)連接力學(xué)模型43-44
• 3.3.3 預(yù)連接工藝特性44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程有限元建模與分析45-58
• 內(nèi)容摘要45
• 4.1 飛機(jī)壁板搭接處模型的建立45-48
• 4.1.1 壁板搭接處簡(jiǎn)化模型45-46
• 4.1.2 預(yù)連接件數(shù)量和安裝位置設(shè)計(jì)46-48
• 4.2 有限元分析建模48-51
• 4.2.1 幾何模型創(chuàng)建49
• 4.2.2 材料的物理特性49-50
• 4.2.3 接觸定義與邊界條件施加50
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分50-51
• 4.3 螺栓預(yù)緊力的確定51-52
• 4.3.1 螺栓力學(xué)特性51
• 4.3.2 螺栓預(yù)緊力施加51-52
• 4.4 仿真結(jié)果分析52-57
• 4.4.1 預(yù)連接方案1疊層間隙分析52-55
• 4.4.2 預(yù)連接方案2疊層間隙分析55-57
• 4.4.3 預(yù)連接方案3疊層間隙分析57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)制孔試驗(yàn)與分析58-71
• 內(nèi)容摘要58
• 5.1 試驗(yàn)條件58-60
• 5.1.1 機(jī)器人自動(dòng)化制孔系統(tǒng)58-59
• 5.1.2 試驗(yàn)材料、刀具和測(cè)量?jī)x器59-60
• 5.2 疊層制孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)60-63
• 5.2.1 鉆削力測(cè)量60-61
• 5.2.2 螺栓預(yù)緊力設(shè)定61
• 5.2.3 制孔工藝參數(shù)61-62
• 5.2.4 毛刺尺寸測(cè)量62-63
• 5.3 疊層制孔試驗(yàn)流程63-67
• 5.3.1 現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)系構(gòu)建63-64
• 5.3.2 離線編程與仿真64-66
• 5.3.3 制孔前期準(zhǔn)備66
• 5.3.4 詳細(xì)制孔過(guò)程66-67
• 5.4 疊層制孔試驗(yàn)結(jié)果分析67-70
• 5.4.1 疊層毛刺尺寸分析67-69
• 5.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比69
• 5.4.3 連接孔制孔質(zhì)量分析69-70
• 5.5 本章小節(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡(jiǎn)歷77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄧將華;李春峰;;電磁鉚接技術(shù)研究概況及發(fā)展趨勢(shì)[J];鍛壓技術(shù);2006年05期

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本文編號(hào)：965657