本文關(guān)鍵詞：大型航空結(jié)構(gòu)件加工自動避讓夾具系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 多點夾持 自動避讓 夾具 航空整體結(jié)構(gòu)件 有限元

【摘要】：隨著航空制造工業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代飛機對性能的要求也在不斷的提升。航空產(chǎn)品的制造中廣泛采用大型整體結(jié)構(gòu)件來替代過去通過鉚接和螺栓連接的組合結(jié)構(gòu)件。與一般的機械零件相比,飛機整體構(gòu)件的加工難度和強度更大,不僅實體組合復雜,形位精度要求很高,而且薄壁位置剛度低,切除率高,數(shù)控加工過程非常容易產(chǎn)生變形。因此,大型航空整體結(jié)構(gòu)件的制造技術(shù)一直困擾著航空工業(yè)。多點夾持技術(shù)是保證飛機結(jié)構(gòu)件加工過程中靜、動態(tài)穩(wěn)定性的一種有效而實用的方法,現(xiàn)在廣泛應用于飛機制造領(lǐng)域。然而,一些需要加工的結(jié)構(gòu)特征,例如槽、肋板、孔等,不可避免會與夾持位置靠近或者重合。在這種情況下,僅僅通過刀具路徑規(guī)劃和刀具姿態(tài)調(diào)整的方法并不能夠解決刀具和夾緊點之間在加工運動過程中的干涉與沖突。這對于航空制造業(yè)來說也是一個很棘手的難題。本文從航空整體構(gòu)件裝夾的角度出發(fā),研究了一種可以實現(xiàn)自動避讓的方法。此方法是將包含夾緊力控制功能與夾緊動作控制功能相結(jié)合的工藝系統(tǒng)裝備應用到大型航空整體結(jié)構(gòu)件的加工中去。首先,采用有限元技術(shù),分析了加工過程中多次反復釋放和夾緊操作下的工件受力狀態(tài),建立夾緊力與工件加工中剩余壁厚關(guān)系的數(shù)學模型,依據(jù)數(shù)學模型對每個夾持點的夾緊力分別進行優(yōu)化處理。然后,研究了一種自動避讓方法,該方法是在夾具坐標系下,通過將傳感器在線檢測的刀具實際位置坐標與定位、夾緊點的位置坐標進行比較來實現(xiàn)的。因此,自動避讓系統(tǒng)是一個完全獨立于機床數(shù)控系統(tǒng)的控制單元。最后,在上述理論的基礎上,本文設計了一種基于在線檢測的自動避讓模塊化夾具系統(tǒng),并進行了制造和調(diào)試。為了驗證自動避讓夾具系統(tǒng)的可靠性,我們以560mm×11Omm×16mm的鋁合金構(gòu)件作為夾持對象,進行銑槽加工,來減輕工件的重量。夾具系統(tǒng)主要是由4個最大夾緊力778N的回轉(zhuǎn)夾緊氣動夾緊點,8個超聲波接近傳感器、2個超聲波測距傳感器、底座等輔助支承元件組成。從加工試驗表明,該夾具系統(tǒng)能夠高質(zhì)、高效地滿足飛機整體結(jié)構(gòu)件的加工要求,且操作便捷。
【關(guān)鍵詞】：多點夾持 自動避讓 夾具 航空整體結(jié)構(gòu)件 有限元
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景和意義10-13
• 1.2 航空結(jié)構(gòu)件加工工藝裝備系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 論文研究的內(nèi)容和章節(jié)安排19-21
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容19
• 1.3.2 論文章節(jié)安排19-21
• 2 自動避讓夾具設計方案研究21-32
• 2.1 自動避讓夾具設計要求21-22
• 2.1.1 銑床夾具基本設計要求21
• 2.1.2 航空整體構(gòu)件柔性自動避讓夾具具體設計要求21-22
• 2.2 裝夾難點分析22
• 2.3 自動避讓夾具設計方案22-29
• 2.3.1 自動避讓夾具總體設計方案22-24
• 2.3.2 定位方案設計24
• 2.3.3 夾緊方案設計24-27
• 2.3.4 控制系統(tǒng)方案比較27-29
• 2.4 技術(shù)路線和技術(shù)措施29-31
• 2.4.1 技術(shù)路線29-30
• 2.4.2 技術(shù)措施30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 自動避讓夾具詳細設計32-50
• 3.1 自動避讓夾具的分析計算32-39
• 3.1.1 切削力的計算32-34
• 3.1.2 夾緊力的計算34-35
• 3.1.3 靜力學分析35-39
• 3.2 自動避讓夾具氣動系統(tǒng)的設計39-47
• 3.2.1 自動避讓夾具氣動系統(tǒng)工作要求39-40
• 3.2.2 擬定氣動系統(tǒng)原理圖40-42
• 3.2.3 氣動系統(tǒng)的計算和氣動元件的選擇42-47
• 3.3 機械結(jié)構(gòu)設計47-49
• 3.3.1 底板裝置的設計47-48
• 3.3.2 吊環(huán)螺釘?shù)脑O計48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 4 自動避讓夾具電氣控制系統(tǒng)研究50-69
• 4.1 電氣控制系統(tǒng)控制要求和總體方案50-51
• 4.1.1 控制系統(tǒng)要求50
• 4.1.2 總體方案50-51
• 4.2 控制面板設計51-53
• 4.3 PLC模塊的設計53-67
• 4.3.1 三菱FX3GA系列PLC概述53-55
• 4.3.2 氣缸動作控制模塊55-59
• 4.3.3 壓力控制模塊59-63
• 4.3.4 刀具位置坐標檢測模塊63-67
• 4.4 電-氣控制柜設計67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 柔性夾具的試驗研究69-78
• 5.1 試驗準備69-72
• 5.1.1 工件試樣69-70
• 5.1.2 試驗設備70-72
• 5.1.3 試驗方案72
• 5.2 試驗過程72-75
• 5.2.1 裝夾72-73
• 5.2.2 選擇刀具規(guī)格并設定切削參數(shù)73-74
• 5.2.3 切削加工74-75
• 5.3 試驗結(jié)果及分析75-77
• 5.3.1 振動對比試驗結(jié)果及分析75-76
• 5.3.2 不同夾具裝夾切削對比試驗結(jié)果分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-82
• 致謝82-83

【參考文獻】

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本文編號：734424