本文選題：飛機(jī)裝配　切入點(diǎn)：機(jī)器人精鏜　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：終端執(zhí)行器與工業(yè)機(jī)器人組成的加工系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)交點(diǎn)孔精鏜加工的有效方法,然而工業(yè)機(jī)器人屬于典型的連桿串聯(lián)結(jié)構(gòu),關(guān)節(jié)剛度弱,固有頻率低,受到交變鏜削力作用易發(fā)生振動。在壓腳作用下,機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)抵抗振動的能力雖然得到很大提高,但是仍然容易產(chǎn)生顫振,嚴(yán)重地影響了加工工件表面質(zhì)量和鏜削效率。為此,針對機(jī)器人精鏜交點(diǎn)孔易產(chǎn)生顫振的難題,本文重點(diǎn)研究機(jī)器人精鏜顫振機(jī)理、顫振的辨識、預(yù)報與抑制等關(guān)鍵問題,以保證交點(diǎn)孔的加工質(zhì)量和鏜削效率。論文主要研究內(nèi)容如下:闡述了飛機(jī)交點(diǎn)孔的重要作用及其加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和加工工藝流程,構(gòu)建了精鏜坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系,給出了機(jī)器人坐標(biāo)系具體標(biāo)定方法,并敘述了機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)易于產(chǎn)生顫振的結(jié)構(gòu)屬性,切削顫振機(jī)理及其辨識、預(yù)測與抑制研究現(xiàn)狀。采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立精鏜加工系統(tǒng)所用ABB6600-175/2.55機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)方程,并在此基礎(chǔ)上對機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)節(jié)剛度辨識及模態(tài)分析,獲得精鏜姿態(tài)下機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性;基于獲得的機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性,綜合考慮系統(tǒng)剛度、切屑變形和犁耕效應(yīng)的影響,建立機(jī)器人精鏜動力學(xué)模型,并進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果顯示平穩(wěn)條件下的最大相對誤差小于13%、振動條件下的最大相對誤差小于21%,驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。利用該模型獲得了鏜削交變力對機(jī)器人弱剛度系統(tǒng)振動的影響規(guī)律,從而有利于機(jī)器人精鏜振動的抑制和顫振的研究;基于系統(tǒng)動力學(xué)建模過程中獲得的動態(tài)鏜削力和壓腳作用下系統(tǒng)的受力模型,對機(jī)器人精鏜顫振機(jī)理及穩(wěn)定性進(jìn)行研究,建立了壓腳作用下的機(jī)器人精鏜顫振模型,繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖,并獲得機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)穩(wěn)定極限鏜削條件。通過機(jī)器人精鏜高強(qiáng)度鋼正交試驗(yàn),驗(yàn)證顫振模型的正確性及穩(wěn)定性預(yù)測方法的有效性,結(jié)果顯示提高系統(tǒng)剛度可以顯著地抑制顫振振幅的增長,因此優(yōu)化機(jī)器人位姿、提高關(guān)節(jié)剛度對精鏜系統(tǒng)顫振的抑制具有重要意義;結(jié)合鏜削穩(wěn)定狀態(tài)向顫振狀態(tài)過渡時的典型特征,通過在線拾取精鏜過程中的測力儀力信號與光柵尺振幅信號,引入經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EMD)和希爾伯特-黃變換法(HHT),并分析統(tǒng)計各本征模態(tài)函數(shù)的Hilbert譜,提取出顫振發(fā)生的征兆特征,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人精鏜顫振的早期快速辨識和預(yù)報。基于所建立的顫振模型從理論上研究了機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)剛度、加工參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對顫振的影響規(guī)律,進(jìn)而提出機(jī)器人精鏜顫振抑制策略;根據(jù)獲得的精鏜姿態(tài)下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性,基于一種簡化機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剛度等效法,建立了機(jī)器人精鏜三維有限元模型,并實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人精鏜TC4鈦合金的數(shù)值模擬。通過對比數(shù)值模擬與試驗(yàn)兩種條件下X、Y、Z方向的鏜削分力、不同壓腳壓力作用下的軸向振幅隨轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切削深度的變化趨勢,驗(yàn)證了該數(shù)值模擬方法的可行性和準(zhǔn)確性。全文最后對所做工作進(jìn)行總結(jié),并對進(jìn)一步研究內(nèi)容進(jìn)行了分析和展望。
[Abstract]:In this paper , the structure and dynamic characteristics of robot fine boring machining system are discussed in this paper . The main research contents are as follows : The structure and dynamic characteristics of the robot fine boring machining system are discussed . The structure characteristics and dynamic characteristics of the robot fine boring machining system are discussed . The results show that the precision of the robot fine boring machining system is less than 13 % . The accuracy of the model is also discussed . Based on the established flutter model , the influence rules of the stiffness , processing parameters and the geometric parameters of the robot on the chatter are studied . The numerical simulation of the robot fine boring 3D finite element model is proposed . Based on the results of the numerical simulation and the test , the numerical simulation of the robot fine boring 3D finite element model is established . The feasibility and accuracy of the numerical simulation method are verified by comparing the numerical simulation and the test .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242.2;TG53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭佳;鄭偉;;裝配仿真技術(shù)在飛機(jī)研制階段的應(yīng)用[J];航空制造技術(shù);2014年Z2期

2 詹有河;劉春;高紅;;飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)中機(jī)身交點(diǎn)孔加工方法研究[J];航空制造技術(shù);2014年21期

3 牛潤軍;王梅;范斌;吳慧;;飛機(jī)大部件接合交點(diǎn)孔精加工技術(shù)研究[J];新技術(shù)新工藝;2014年09期

4 沈建新;田威;;基于工業(yè)機(jī)器人的飛機(jī)柔性裝配技術(shù)[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2014年02期

5 張永貴;劉文洲;高金剛;;切削加工機(jī)器人剛度模型研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2014年08期

6 曲巍崴;侯鵬輝;楊根軍;黃官平;尹富成;石鑫;;機(jī)器人加工系統(tǒng)剛度性能優(yōu)化研究[J];航空學(xué)報;2013年12期

7 范玉青;;大型飛機(jī)總裝配中的若干問題[J];航空制造技術(shù);2012年Z1期

8 張德遠(yuǎn);張成茂;;飛機(jī)交點(diǎn)孔超聲橢圓振動精密加工技術(shù)[J];中國機(jī)械工程;2012年01期

9 ;On-line chatter detection using servo motor current signal in turning[J];Science China(Technological Sciences);2011年12期

10 劉楚輝;柯映林;;飛機(jī)翼身對接裝配中的接頭測量與評價技術(shù)[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 郭英杰;基于工業(yè)機(jī)器人的飛機(jī)交點(diǎn)孔精鏜加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

2 李楊;不確定非線性系統(tǒng)的魯棒滑模控制方法研究[D];燕山大學(xué);2013年

3 劉楚輝;飛機(jī)機(jī)身數(shù)字化對接裝配中的翼身交點(diǎn)加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2011年

4 唐委校;高速切削穩(wěn)定性及其動態(tài)優(yōu)化研究[D];山東大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 蘇紅;光柵尺位移測量儀表的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2008年

2 羅作國;切削顫振辨識及主動抑制策略的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

3 桑紅波;ABB-IRB 2400/10型機(jī)器人空間軌跡規(guī)劃的研究[D];吉林大學(xué);2007年

4 陳延軍;切削顫振系統(tǒng)動態(tài)特性分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

5 崔坤明;飛機(jī)起落架關(guān)鍵零件的數(shù)控加工研究[D];四川大學(xué);2005年

，

本文編號：1673390