六轴飞机装配钻铣机数控系统的研究与实现

摘要

飞机装配是飞机研制的关键环节，广泛应用在飞机装配生产线上的自动化设备可以提高装配效率、降低制造成本、保证装配质量。目前，我国飞机装配依赖于手工装配，装配质量差、成本高、效率低。装配自动化已经成为我国飞机研制生产的瓶颈。因此，本文针对我国飞机装配中对自动化设备的需求，自主研制了六轴数控钻铣机。为提高制孔的精度和效率，针对钻铣机特有的结构和功能对其数控系统进行研究和开发。
　　针对飞机装配过程中铆接孔的制造工艺要求，完成了六轴数控钻铣机关键部件AC摆动头的设计。对本文的六轴数控钻铣机结构进行分析，创建其运动学模型，求取运动学正解和逆解，采用软件编程对其进行运动学仿真，验证结果的正确性。针对本钻铣机六轴五联动的控制要求，使用六轴运动控制卡构建其数控系统，并完成硬件部分的接线与调试。在数控系统软件模块对人机交互界面、NC代码编译等功能进行了研究和设计。整个控制系统的开发重点是研究了加工仿真和碰撞检测。在加工仿真模块，创建通用的刀具模型，完成本数控系统中刀具库的创建，并实现了常用刀具扫描体的构建，完成曲面空间钻孔和叶轮铣削的加工仿真。碰撞检测分为粗检和精检两步实现，粗检主要对传统的包围盒创建算法进行改进，并利用分离轴完成包围盒之间的碰撞检测；精检主要研究三角片图元之间的检测算法，最后对加工仿真过程中的碰撞检测流程进行优化，以提高碰撞检测的效率。
　　通过对运动控制卡插补算法的研究，在系统中实现了RTCP算法功能。为了能够在加工过程中控制刀轴矢量，本文研究了刀轴矢量等效平面插补算法。并对该插补算法进行仿真加工，保证了五轴铣削的加工质量和精度。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外发展现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 六轴钻铣机设计与运动分析

2.1 结构设计

2.2 运动学分析

2.3 运动仿真验证

2.4 本章小结

第三章 钻铣机数控系统的实现

3.1 数控系统硬件模块设计

3.2 数控系统软件模块设计

3.3 加工仿真模块设计

3.4 加工仿真案例

3.5 本章小结

第四章 碰撞检测模块研究与实现

4.1 碰撞检测算法

4.2 碰撞精检算法

4.3 加工仿真过程中碰撞检测

4.4 本章小结

第五章 五轴联动插补算法的研究与实现

5.1线性插补算法的研究

5.2刀轴矢量等效平面插补算法

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文