飞机油箱下壁板机器人自动钻孔技术研究

摘要

飞机制造技术的机械化和自动化近年来一直倍受人们的关注，孔加工在航空制造中占有重要地位。传统的飞机装配中制孔主要以手工制孔为主，但精度差、质量不高、效率也低。机器人自动制孔技术以其高质量、低成本及高度柔性化等特点成为当前飞机装配中制孔的主要发展趋势。
　　某型飞机油箱下壁板位于飞机中央翼部位，是中机身最重要的承力结构件，由5张对接板、2张带板、3张蒙皮及19根长桁组成的钛合金焊接装配件。因其导热差、摩擦系数大，进而导致切削加工性差，制孔难度大，效率低下，质量难以保证。本课题就是以飞机油箱下壁板为研究对象，通过对机器人自动制孔技术的研究来实现大型焊接钛合金零件自动制孔，且制孔精度和钻孔效率等指标满足飞机设计要求。
　　通过对机器人离线编程、过程仿真分析、路径规划确定了机器人制孔控制系统的程序流程。通过钛合金切削试验和力学计算分析以及关键零件强度分析，确定了制孔执行器的切削扭矩和切削力。通过对识别、视觉系统分析，制定了包括定位及焊缝识别整体方案，硬件选型方案以及手眼视觉系统定位和焊缝检测方案在内的视觉检测模块方案。最终通过工程实际应用验证了机器人自动制孔的钻铰孔效率及孔精度、孔定位精度及重复定位精度。
　　本课题的研究解决了飞机上大型结构件制孔难的瓶颈问题，缩短了部件的生产装配周期，提高了装配精度，具有良好的经济效益和技术效益，在我国新型飞机的研制及大飞机的生产制造方面具有广阔的应用前景。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2机器人自动制孔技术的国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 机器人设计及制孔流程研究

2.1机器人设计分析

2.2 机器人制孔流程

2.3 本章小结

第3章 机器人制孔动力切削试验研究

3.1制孔刀具和切削工艺选择

3.2 钛合金切削试验

3.3 切削力及扭矩计算

3.4 压紧板材所需压力计算

3.5 关键零件强度分析

3.6 本章小结

第4章 识别与视觉系统研究

4.1 视觉检测模块方案

4.2 机器人视觉定位参考孔方法

4.3 机器人视觉定位与测量技术

4.4 本章小结

第5章 机器人制孔系统现场应用验证

5.1制孔执行器试验与测试

5.2 机器人制孔系统现场联调试验

5.3 机器人制孔系统现场加工

5.4 孔精度及孔定位精度测量

5.5孔重复定位精度测量

5.6 本章小结

结论

参考文献

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