飛機(jī)結(jié)構(gòu)件作為構(gòu)成飛機(jī)機(jī)體骨架和氣動(dòng)外形的重要部件,它具有品種繁多、功能重要的特點(diǎn)。為了提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的加工質(zhì)量,國(guó)內(nèi)采用了先進(jìn)的加工工藝,但是由于機(jī)床夾具的柔性化與自動(dòng)化程度低,導(dǎo)致夾具數(shù)量多、夾具適用范圍窄、工件裝夾困難,嚴(yán)重影響了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的加工效率和加工質(zhì)量。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要花費(fèi)大量的時(shí)間去構(gòu)建零部件模型和虛擬裝配,影響了夾具的設(shè)計(jì)效率。為了解決上述問(wèn)題,本文進(jìn)行了以下幾方面的研究。首先,在CATIA環(huán)境下,利用VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用VB開(kāi)發(fā)了夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面,實(shí)現(xiàn)了CATIA與系統(tǒng)界面的銜接,并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)程序。運(yùn)用變量驅(qū)動(dòng)參數(shù)化建模方法與程序驅(qū)動(dòng)參數(shù)化建模方法,實(shí)現(xiàn)了夾具元件的參數(shù)化建模,并使用宏錄制方式來(lái)獲取部分建模程序。利用CATIA提供的API接口和VB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了附帶約束關(guān)系的夾具各零部件間的虛擬裝配。詳細(xì)說(shuō)明了夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建庫(kù)方案,并舉例說(shuō)明了構(gòu)建夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的具體方法,介紹了夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的結(jié)構(gòu)。其次,以飛機(jī)桁類結(jié)構(gòu)件的銑削加工為例,提出了一種柔性、快速、自適應(yīng)、多工位夾具方案,并利用夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各零部件的參數(shù)化建模和虛擬裝配,提高了夾具的設(shè)計(jì)效率。分析了飛機(jī)桁類結(jié)構(gòu)件的特點(diǎn),確定了夾具的夾緊和定位方案,實(shí)現(xiàn)了夾具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)。詳細(xì)分析了鉸桿增力機(jī)構(gòu)的原理,并設(shè)計(jì)了二次正交鉸桿増力機(jī)構(gòu),以彌補(bǔ)氣動(dòng)傳動(dòng)夾緊力不足的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)了夾具氣動(dòng)夾緊系統(tǒng),并詳細(xì)說(shuō)明了氣動(dòng)夾緊原理,提高了夾具的自動(dòng)化程度。此夾具適用于不同尺寸的桁類零件,實(shí)現(xiàn)了工件的多工位加工,從而提高了夾具的柔性化程度。最后,采用西門(mén)子S7-200系列PLC設(shè)計(jì)了夾具控制系統(tǒng)。詳細(xì)說(shuō)明了夾具控制系統(tǒng)的控制要求,繪制了夾具控制系統(tǒng)的控制流程圖,并完成了PLC控制器與傳感器的選型,確定了夾具控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求,確定了I/O口地址分配,并根據(jù)I/O地址分配表,確定了控制系統(tǒng)接線圖。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的一般方法,在STEP7-Micro/WIN軟件中編制了相應(yīng)的控制程序,并對(duì)控制程序進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試,模擬實(shí)際工況,以保證控制程序的可行性。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V262
【部分圖文】：

針對(duì)套類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種面向套類零件的成組夾具。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件形狀、尺寸差異較大，因此只有同類飛機(jī)結(jié)構(gòu)件才適合采用可調(diào)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性，一種可調(diào)夾具，如圖1-1所示。圖 1-1 一種可調(diào)夾具組合夾具是指在標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的加工對(duì)象，由一套標(biāo)準(zhǔn)的元件與組件裝配成的專用夾具。標(biāo)準(zhǔn)的元件與組件具有高精度、可拆卸性、互換性和耐磨性。由于組合夾具具有組合性、可調(diào)性、高柔性等優(yōu)點(diǎn)，是一種可重復(fù)使用的夾具系統(tǒng)，能夠有效減少專用夾具的數(shù)量，因此組合夾具適用于單件、小批量和多品種的生產(chǎn)加工。組合夾具分為槽系組合夾具與孔系組合夾具。隨著數(shù)控機(jī)床和加工中心在機(jī)械加工中的普遍使用，切削速度與進(jìn)給量的不斷提高，

夾具存在如下問(wèn)題：夾具標(biāo)準(zhǔn)件較多，投資大，組裝成的夾具體積大，占用一定的存儲(chǔ)空間；夾具元件之間的配合環(huán)節(jié)多，精度不高，累積誤差大。因此，大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件不適合采用組合夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性，一種組合夾具，如圖1-2所示。圖 1-2 一種組合夾具相變與偽相變材料式柔性?shī)A具發(fā)展迅速，相繼出現(xiàn)了電流相變夾具、磁流相變夾具、溫度式液體相變夾具以及偽相變材料夾具等。相變?nèi)嵝詩(shī)A具一般有一個(gè)充滿相應(yīng)介質(zhì)的容器，并通過(guò)改變外界條件的方式來(lái)控制介質(zhì)的物理形態(tài)，從而達(dá)到夾持工件的目的。宋燦等人[18]提出了具有實(shí)用價(jià)值的低熔點(diǎn)合金相變夾具，并指出其尚未解決的問(wèn)題。Rong等人[19]對(duì)磁流相變材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并通過(guò)對(duì)磁流相變材料施加壓力的方式來(lái)改變磁流相變材料的顯微結(jié)構(gòu)，顯著增加了磁流相變夾具的夾緊力。宋燦等人[20]提出了一種新的基于相變材料的柔性?shī)A具，為柔性?shī)A具的研究與設(shè)計(jì)提出了一種新方法。張先舟等人[21]提出了一種利用磁流變特性變液相的柔性?shī)A具。通過(guò)提高磁流變液在磁場(chǎng)中受到沿磁場(chǎng)方向的外界正壓力，來(lái)大幅度提高剪切應(yīng)力，從而提高了夾緊力[22-23]。適應(yīng)性材料夾具是一種能夠自動(dòng)適應(yīng)工件外形的被動(dòng)式夾緊裝置

夾具是一種由數(shù)字控制的支承元件、定位元件和機(jī)床工作臺(tái)或固定在機(jī)床工作臺(tái)上，能夠做出多來(lái)，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制式的柔性?shī)A具系統(tǒng)發(fā)展成為機(jī)械加工系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制式的柔性?shī)A具是調(diào)整高度和尺寸的陣列式支柱、水平面上能夠進(jìn)系統(tǒng)和機(jī)電式驅(qū)動(dòng)裝置組成，支柱陣列能夠根據(jù)種曲面或平面的定位系統(tǒng)，工件可通過(guò)機(jī)械或真系統(tǒng)具有良好的重構(gòu)性，能夠快速調(diào)整自身結(jié)構(gòu)適用于多品種、小批量的零件生產(chǎn)。模塊化程控飛機(jī)蒙皮切邊、復(fù)合材料零件修整與鉆孔、飛機(jī)廣泛應(yīng)用[27-28]。西班牙某公司研制了一種TORR所示。北京某航空研究所針對(duì)飛機(jī)蒙皮壁板的切制、定位器、夾持單元、離線仿真等關(guān)鍵技術(shù)的柔
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2865701