机身大部件复合加工机床控制系统集成及应用

摘要

随着数字化柔性装配技术的发展，自动钻铆系统广泛应用于航空制造工业，大大提高了飞机装配的效率和质量。基于龙门立式机床的自动钻铆系统具有加工范围广、定位精度高等优点，适用于机身大部件的装配。但目前国内尚缺乏基于国产数控系统的自动钻铆设备，为填补这一技术空白，亟需对具备制孔、铆接等功能的复合加工装备进行深入研究。而集成控制作为自动钻铆的关键技术，是系统高效、有序运行的重要保证。本文重点对复合加工机床的控制技术进行研究，主要内容如下：
　　1.根据钻铆系统的任务需求，分析了系统的硬件组成和工作流程，提出了基于 Ethernet和EtherCAT通信技术的上下位层控制体系，从系统硬件组态和软件平台两个方面完成了复合加工机床总体控制方案设计。
　　2.研究了华中数控系统闭环控制、双轴同步控制等技术，详细设计了基于NCUC总线以及EtherCAT总线的下位层系统电气元件控制网络。
　　3.基于界面层与逻辑层相分离的思想，设计了上位层软件总体开发方案。采用 Duilib技术设计了功能丰富、操作方便的软件界面，基于模块化的思想开发了软件核心功能层。
　　4.在复合加工机床试验样机平台上对系统总体控制方案以及机床精度补偿方案进行验证。试验结果表明复合加工机床控制系统运行稳定，上位层软件能有效实现集成控制的功能。通过螺距误差补偿，机床X、Y、Z、A、B轴的定位精度分别提高到17.0μm、35.6μm、10.5μm、6.91弧秒、6.53弧秒。提出了适用于复合加工机床的空间网格插值方法，将刀尖点在 X、Y、Z方向的定位精度分别提高了34％以上，使其满足制孔的精度要求。

目录

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缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2自动钻铆系统研究现状

1.3自动钻铆控制系统研究现状

1.4论文结构和主要内容安排

第二章 机身大部件复合加工机床控制系统总体设计

2.1系统组成及工作流程

2.2机床硬件组态

2.3机床软件组态

2.4本章小结

第三章 自动钻铆系统关键模块控制技术研究

3.1复合加工机床本体控制技术

3.2末端执行器控制技术

3.3刀库控制技术

3.4本章小结

第四章 复合加工机床控制软件开发

4.1控制软件功能和开发任务分析

4.2软件界面设计

4.3软件功能开发

4.4本章小结

第五章 复合加工机床集成控制技术试验

5.1复合加工机床试验平台

5.2上位层控制软件开发及试验

5.3螺距误差补偿试验

5.4机床定位精度补偿试验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文