發(fā)布時間：2018-03-27 21:54

  本文選題：飛機裝配　切入點：機器人精鏜　出處：《浙江大學》2017年博士論文

【摘要】：終端執(zhí)行器與工業(yè)機器人組成的加工系統(tǒng)是實現(xiàn)飛機交點孔精鏜加工的有效方法,然而工業(yè)機器人屬于典型的連桿串聯(lián)結(jié)構(gòu),關(guān)節(jié)剛度弱,固有頻率低,受到交變鏜削力作用易發(fā)生振動。在壓腳作用下,機器人精鏜加工系統(tǒng)抵抗振動的能力雖然得到很大提高,但是仍然容易產(chǎn)生顫振,嚴重地影響了加工工件表面質(zhì)量和鏜削效率。為此,針對機器人精鏜交點孔易產(chǎn)生顫振的難題,本文重點研究機器人精鏜顫振機理、顫振的辨識、預報與抑制等關(guān)鍵問題,以保證交點孔的加工質(zhì)量和鏜削效率。論文主要研究內(nèi)容如下:闡述了飛機交點孔的重要作用及其加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了機器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和加工工藝流程,構(gòu)建了精鏜坐標系與機器人坐標系,給出了機器人坐標系具體標定方法,并敘述了機器人精鏜加工系統(tǒng)易于產(chǎn)生顫振的結(jié)構(gòu)屬性,切削顫振機理及其辨識、預測與抑制研究現(xiàn)狀。采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立精鏜加工系統(tǒng)所用ABB6600-175/2.55機器人的運動學方程,并在此基礎(chǔ)上對機器人精鏜加工系統(tǒng)進行關(guān)節(jié)剛度辨識及模態(tài)分析,獲得精鏜姿態(tài)下機器人精鏜加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性;基于獲得的機器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性,綜合考慮系統(tǒng)剛度、切屑變形和犁耕效應的影響,建立機器人精鏜動力學模型,并進行了數(shù)值求解。結(jié)果顯示平穩(wěn)條件下的最大相對誤差小于13%、振動條件下的最大相對誤差小于21%,驗證了所建模型的準確性。利用該模型獲得了鏜削交變力對機器人弱剛度系統(tǒng)振動的影響規(guī)律,從而有利于機器人精鏜振動的抑制和顫振的研究;基于系統(tǒng)動力學建模過程中獲得的動態(tài)鏜削力和壓腳作用下系統(tǒng)的受力模型,對機器人精鏜顫振機理及穩(wěn)定性進行研究,建立了壓腳作用下的機器人精鏜顫振模型,繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖,并獲得機器人精鏜加工系統(tǒng)穩(wěn)定極限鏜削條件。通過機器人精鏜高強度鋼正交試驗,驗證顫振模型的正確性及穩(wěn)定性預測方法的有效性,結(jié)果顯示提高系統(tǒng)剛度可以顯著地抑制顫振振幅的增長,因此優(yōu)化機器人位姿、提高關(guān)節(jié)剛度對精鏜系統(tǒng)顫振的抑制具有重要意義;結(jié)合鏜削穩(wěn)定狀態(tài)向顫振狀態(tài)過渡時的典型特征,通過在線拾取精鏜過程中的測力儀力信號與光柵尺振幅信號,引入經(jīng)驗模態(tài)分解法(EMD)和希爾伯特-黃變換法(HHT),并分析統(tǒng)計各本征模態(tài)函數(shù)的Hilbert譜,提取出顫振發(fā)生的征兆特征,實現(xiàn)了機器人精鏜顫振的早期快速辨識和預報�；�于所建立的顫振模型從理論上研究了機器人精鏜加工系統(tǒng)剛度、加工參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對顫振的影響規(guī)律,進而提出機器人精鏜顫振抑制策略;根據(jù)獲得的精鏜姿態(tài)下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性,基于一種簡化機器人結(jié)構(gòu)的剛度等效法,建立了機器人精鏜三維有限元模型,并實現(xiàn)了機器人精鏜TC4鈦合金的數(shù)值模擬。通過對比數(shù)值模擬與試驗兩種條件下X、Y、Z方向的鏜削分力、不同壓腳壓力作用下的軸向振幅隨轉(zhuǎn)速、進給量、切削深度的變化趨勢,驗證了該數(shù)值模擬方法的可行性和準確性。全文最后對所做工作進行總結(jié),并對進一步研究內(nèi)容進行了分析和展望。
[Abstract]:In this paper , the structure and dynamic characteristics of robot fine boring machining system are discussed in this paper . The main research contents are as follows : The structure and dynamic characteristics of the robot fine boring machining system are discussed . The structure characteristics and dynamic characteristics of the robot fine boring machining system are discussed . The results show that the precision of the robot fine boring machining system is less than 13 % . The accuracy of the model is also discussed . Based on the established flutter model , the influence rules of the stiffness , processing parameters and the geometric parameters of the robot on the chatter are studied . The numerical simulation of the robot fine boring 3D finite element model is proposed . Based on the results of the numerical simulation and the test , the numerical simulation of the robot fine boring 3D finite element model is established . The feasibility and accuracy of the numerical simulation method are verified by comparing the numerical simulation and the test .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242.2;TG53

【參考文獻】

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本文編號：1673390