【摘要】：蜂窩結(jié)構(gòu)板具有比強度高、質(zhì)量輕、隔熱隔震、絕緣性好等優(yōu)點,在航空航天領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。發(fā)泡膠的切割加工是航天蜂窩結(jié)構(gòu)板制造的主要工藝之一,目前仍主要依靠手工作業(yè),無法滿足加工精度、生產(chǎn)效率等方面的要求,急需研制自動化設(shè)備。本文針對該問題,研制了一套蜂窩結(jié)構(gòu)板發(fā)泡膠自動化切割設(shè)備。具體研究內(nèi)容如下:(1)進行了發(fā)泡膠切割設(shè)備總體方案設(shè)計。確定了設(shè)備詳細設(shè)計指標(biāo)及操作流程;在分析蜂窩結(jié)構(gòu)板發(fā)泡膠切割工藝難點的基礎(chǔ)上,結(jié)合發(fā)泡膠的性能測試實驗,提出低溫與超聲復(fù)合切割關(guān)鍵技術(shù)選型;確定了設(shè)備的整體功能及系統(tǒng)組成,對各子系統(tǒng)的功能進行了設(shè)計。(2)按照模塊化設(shè)計思路,詳細設(shè)計了機架、運動部件、超聲切割部件、制冷部件和輔助部件等設(shè)備子系統(tǒng)。首先設(shè)計了設(shè)備的機架結(jié)構(gòu),機架為長方體結(jié)構(gòu),采用鋁合金和結(jié)構(gòu)鋼搭建,具有較大內(nèi)部空間;選用精密隔震平臺安裝運動部件,保證運動部件的安裝精度;設(shè)計了上料結(jié)構(gòu)、托盤夾具和壓膠結(jié)構(gòu)等設(shè)備輔助部件。然后對運動部件進行技術(shù)選型,采用龍門式空間三坐標(biāo)結(jié)構(gòu),由X軸、Y軸、Z軸和A軸組成,X軸和Y軸實現(xiàn)平面二維插補運動,Z軸上安裝切割刀具,A軸安裝壓膠結(jié)構(gòu)。各軸均采用滾珠絲杠傳動,運動精度均優(yōu)于±5?m,滿足發(fā)泡膠的切割精度要求。接著對超聲波刀具進行技術(shù)選型,針對切膠工藝設(shè)計超聲波刀具部件安裝結(jié)構(gòu)。最后計算設(shè)備冷量參數(shù)并設(shè)計了制冷系統(tǒng),該系統(tǒng)使設(shè)備內(nèi)部加工區(qū)域溫度保持在0℃左右,從而使發(fā)泡膠黏性降低,便于加工。在上述各部分設(shè)計過程中,采用有限元技術(shù)對關(guān)鍵部件進行靜力學(xué)分析,保證結(jié)構(gòu)安全。(3)針對設(shè)備控制需求,分別完成了設(shè)備的運動控制系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)的控制方案設(shè)計和搭建測試工作。其中運動控制系統(tǒng)采用上位機-運動控制器模式,上位機選用工業(yè)數(shù)控軟件,支持CAD圖形導(dǎo)入、自動G代碼生成等功能,能滿足不同規(guī)格膠條切割需求。制冷系統(tǒng)采用PLC和變頻器控制模式,使用PLC內(nèi)置的PID算法模塊,可滿足設(shè)備制冷需求。對設(shè)備中使用的各類傳感器進行選型,設(shè)計了設(shè)備整體的電源電路、各部件控制電路;針對電氣元件安裝需求,設(shè)計了雙面控制柜分別安裝運動控制系統(tǒng)電氣元件和制冷系統(tǒng)電氣元件。對設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)分別進行裝配調(diào)試,分別測試了運動系統(tǒng)精度和制冷系統(tǒng)降溫效果。結(jié)果表明,設(shè)備主要指標(biāo)均滿足設(shè)計要求,具備開展生產(chǎn)測試的條件。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V26;TB33

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本文編號：2726488