本文關(guān)鍵詞：雙機(jī)器人氣動鉚接若干關(guān)鍵技術(shù)及其在機(jī)身壁板裝配中的應(yīng)用

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【摘要】：目前,在飛機(jī)鉚接裝配領(lǐng)域,自動化鉚接方式已逐步取代傳統(tǒng)的人工氣動鉚接。鉚接技術(shù)與設(shè)備直接影響飛機(jī)組部件的鉚接裝配質(zhì)量,進(jìn)而影響飛機(jī)的安全可靠性和疲勞壽命。作為大型自動壓鉚機(jī)、電磁鉚等設(shè)備與技術(shù)的補(bǔ)充,機(jī)器人氣動鉚接集成了氣動鉚槍輕便易用和工業(yè)機(jī)器人操作靈活的主要優(yōu)點(diǎn),可以用來完成機(jī)身壁板的鉚接裝配。本文闡述了雙機(jī)器人氣動鉚接系統(tǒng)的任務(wù)對象、工藝需求和系統(tǒng)布局,擬定了鉚接工藝流程,并對雙機(jī)器人氣動鉚接系統(tǒng)的構(gòu)建、施鉚工藝、動力學(xué)特性及其在大飛機(jī)機(jī)身壁板裝配中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要的創(chuàng)新點(diǎn)包括:針對鉚槍-機(jī)器人子系統(tǒng),根據(jù)鉚槍最大后座力,提出鉚槍-機(jī)器人子系統(tǒng)滿足鉚接工藝需求(如不打空槍、持續(xù)進(jìn)給)的設(shè)計(jì)方法。針對頂鐵-機(jī)器人子系統(tǒng),建立周期脈沖力作用下的兩自由度動力學(xué)模型,利用主動最優(yōu)控制算法對頂鐵-機(jī)器人系統(tǒng)的減振隔振優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行求解。針對機(jī)身壁板鉆鉚點(diǎn)法矢實(shí)時(shí)測量計(jì)算問題,提出一種四點(diǎn)確定鉆鉚點(diǎn)法矢的線性算法,并基于微分幾何基礎(chǔ)理論給出該方法的精度估計(jì)。將鉚釘塑性成形和鉚孔冷脹分別近似為金屬塑性成形中的圓柱鐓粗和厚壁圓筒問題,提出一種與干涉量相關(guān)聯(lián)并且能夠適應(yīng)不同幾何尺寸和不同材料特性單個(gè)鉚釘鉚接總能量的彈塑性力學(xué)近似解法。分析氣動鉚接初期可能出現(xiàn)的鉚釘打彎現(xiàn)象,將其歸結(jié)為鉚釘桿的彈塑性動力屈曲問題并予以求解,提出自動化氣動鉚接沖擊能量控制方法。建立雙機(jī)器人/雙人兩種氣動鉚接系統(tǒng)的多自由度連續(xù)非光滑碰撞振動動力學(xué)模型,并基于半隱式二級三階龍格-庫塔方法對模型進(jìn)行數(shù)值求解,得到系統(tǒng)各零部件的振動特性。通過動力學(xué)模型的數(shù)值仿真和雙機(jī)器人鉚接試驗(yàn),分析雙機(jī)器人氣動鉚接系統(tǒng)隨關(guān)鍵參數(shù)變化的靈敏度特性。從抗振性能、靈敏度特性和最終鉚接質(zhì)量進(jìn)行比較,驗(yàn)證雙機(jī)器人氣動鉚接相比雙人協(xié)同氣動鉚接的優(yōu)越性。為保證飛機(jī)裝配中氣動鉚接系統(tǒng)鉚接過程的穩(wěn)定性和鉚接質(zhì)量的可靠性,避免或及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于系統(tǒng)因素變化所產(chǎn)生的鉚接缺陷,通過分析采集到的頂鐵振動信號,提出氣動鉚接質(zhì)量評估的方法。該方法首先對采集的頂鐵加速度信號進(jìn)行濾波去嗓處理,然后利用峰值檢測算法對鉚接過程中的鉚接沖擊頻率、沖擊次數(shù)、沖擊能量進(jìn)行分析,將評估指標(biāo)與擾動閾值進(jìn)行比較,判斷是否存在鉚接缺陷以及鉚接缺陷產(chǎn)生原因。最后,總結(jié)了全文的研究內(nèi)容,并展望了有待進(jìn)一步研究的問題。
【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】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1280386