基于刚度最优区间的机器人搅拌摩擦焊工件位置优化方法

航空航天领域存在许多曲面工件需进行搅拌摩擦焊,工业机器人为三维空间曲线的搅拌摩擦焊接提供了一种相当有吸引力的选择,但是搅拌摩擦焊接过程中巨大的轴向力对工业机器人的搅拌头轴向刚度提出极高的要求。为了提高机器人在搅拌摩擦焊接过程中搅拌头轴向刚度,提出一种基于刚度最优区间的工件位置优化方法。首先,构建混联机器人的并联/串联机构刚度数据库,以减少刚度计算时间;其次,基于机器人搅拌头轴向刚度提出刚度最优区间的概念,作为优化指标;然后,在考虑无奇异、关节限位、关节连续性和工作空间约束的情况下,进行基于刚度最优区间的工件位置优化算法研究;最后,仿真和试验验证表明,该方法能够通过优化工件位置使机器人始终保持在搅拌头轴向刚度较优的位姿下进行焊接,显著提升了机器人在焊接过程中的焊接刚度。     

钛板刚度对钻削轴向力和出口毛刺的影响

针对弱刚性钛合金薄板钻削过程,从理论和实验两方面研究工件刚度对轴向力和出口毛刺的影响规律。考虑工件变形与轴向力的相互影响,建立弱刚性钛板钻削轴向力预测模型,求解工件变形带来的附加进给率,结合提出的毛刺厚度预测方法和高度累积判定式,实现工件刚度的影响规律分析,并设计以刚度和进给率为变量的钻削实验。实验结果表明,随着工件刚度的减小,轴向力曲线上升段延长、下降段缩短,最大值略微减小;而毛刺高度减小、厚度增加,类型从冠状变为均匀状。轴向力预测曲线与实验曲线趋势相符,峰值预测误差在8%以内;毛刺尺寸和类型的理论分析结果与实验结果具有一致性。工件刚度以改变实际进给率的方式影响钻削过程,因此弱刚性钛板钻削出口毛刺的抑制要综合考虑工件刚度的影响。     

大型工件扫描式激光喷丸系统研制

对大型工件扫描式激光喷丸系统进行研制,主要目的是解决激光喷丸针对大型工件的应用问题以及实现工艺过程中激光光斑质量的良好控制。其主要包含作为激光光源的高能量纳秒激光器模块、对激光光斑的尺寸和形状进行调整控制的光斑调节模块、导引激光进行大幅面扫描的两轴振镜模块以及装夹工件并对工件施加弹性预弯的柔性预应力夹具模块。在此基础上结合激光喷丸的工艺特点进行系统的控制流程规划。对制备的系统样机进行激光喷丸光斑质量控制的试验验证,结果表明,通过基于正交柱面透镜组的光斑调节模块的调整,所形成的光斑基本符合规划的目标参数要求,光斑的尺寸与形状质量可实现良好的控制。     

手动液压增力虎钳简介

我厂企业标准《通用铣创夹具》中的回转式螺丝虎钳,是铣刨加工中广泛使用的夹具。过去曾因其操作费力(夹紧工件力约在3千公斤以上),强力铣削时夹紧工件不够牢靠,所以没有广泛应用。后来试用气动或气动液压夹紧机构,但因气源不稳定,而且结构复杂,也未能推广。一九七六年底,我们从有关资料和工厂中了解到液压增力虎钳的结构,经与有关技术人员和工人共同研究,将原回转式虎钳改装成液压增力虎钳——当旋转手柄螺杆推动钳口接触工件后,再继续将手柄或护套旋转五圈,即可递增产生夹紧力4千公斤以上。大大减轻了劳动强度,深受工人欢迎。现将其结构原理、安装调整方法等简介如下。     

手动液压增力虎钳介绍

我厂企业标准《通用铣刨夹具》中的回转式螺丝虎钳是铣刨加工中广泛采用的夹具。过去曾因其操作费力(工件夹紧力一般约在3000公斤以上),强力铣削时夹紧工件不够牢靠,所以没有广泛应用。后试用气动或气动液压夹紧机构,因气源不稳定,且结构复杂,也未能推广。1976年底,我们从有关资料及工厂了解到液压增力虎钳的结构,于是我们同车间技术人员、工人一起进行了试验研究,将原回转式螺丝虎钳改装成液压增力虎钳——当旋转手柄螺     

面向航空发动机薄壁零件加工的自适应夹具设计现状与进展

复杂薄壁工件是航空发动机中的一类关键、重要零件,如何抑制因其弱刚性、材料难加工、强时变特征导致加工过程产生的变形和振动已成为亟待解决的瓶颈问题。夹具的合理布局及提升装夹稳定性可以有效地抑制加工振动。目前,夹具系统的智能化已经成为制约智能加工技术实现的主要瓶颈。研制能够自适应薄壁零件复杂工况的夹具设计成为研究热点。从工件-夹具动力学建模,夹具布局优化、夹紧力优化以及目前自适应夹具设计等几个方面进行综述,希望为今后自适应夹具设计与工程应用提供帮助。     

航空发动机承力系统抗变形能力评估

针对航空发动机承力系统的结构和力学特征,基于安全性设计要求,建立了整机承力系统抗变形能力的评估方法,分别从结构固有抗变形能力、稳态载荷下的抗变形能力以及瞬态冲击载荷下的抗变形能力3方面提出了当量刚度、间隙匹配系数、冲击放大系数3个评估参数.以典型高涵道比涡扇发动机承力系统为对象进行了抗变形能力评估.结果表明:以截面的等效刚度和承力系统最大等效刚度的比值作为结构当量刚度,以稳态载荷下整机系统各个截面的最小间隙与 最大间隙的比值作为间隙匹配系数和以瞬态冲击载荷与各个支点及安装节上支反力的最大峰值载荷的比值作为冲击放大系数,这3个参数均能较好地反映出整机承力结构的危险位置和极限载荷下的响应特征.最终的评估结果可以为承力系统结构方案设计和优化提供参考.      

飞机结构件多工位柔性夹具设计

针对飞机长梁类零件的数控铣削加工,提出一种柔性、快速、多工位夹具方案。详细论述了柔性系统的机构组成、工作原理及PLC控制系统。采用支撑板与挡板定位,气动增力机构夹紧,利用PLC控制器,实现传感器感知、工件自动定位与夹紧,并编制了相应控制程序且调试成功,为飞机结构件柔性多工位夹具系统在数控加工中的应用提供参考。     

基于浮动装夹自适应加工工艺的薄壁件加工变形控制技术研究

航空薄壁件尺寸大、壁薄、材料去除率高,极易发生加工变形问题,严重影响零件加工质量,因此航空薄壁件的加工变形控制具有重要的意义。以某传扭转接盘作为研究对象,基于加工过程中的监测变形力重构毛坯全局残余应力分布,优化了零件的加工位姿,并结合浮动装夹自适应加工工艺实现了零件的加工变形有效控制。实际加工试验将零件的平面度和平行度分别控制在0.11mm和0.04mm,结果表明,该方法能显著控制工件加工变形。     

低成本、高速夹具

Ｋａｉｓｅｒ精密刀具公司研制的Ｕｎｉｌｏｃｋ系统将卡盘与夹具结合在一起夹持工件。这种方法可解决因工件装卸引起的不协调问题。工件的基准定位只在夹盘中心线确定一次 ,在机床的ＣＮＣ程序中保存数据后可把工件从一台机床移到另一台机床而不需要再次定位基准点。工件采用气压夹紧 ,并可在台钳、四爪卡盘、磁性夹盘或标准夹紧器中夹持。系统的模块适用于几乎所有尺寸和形状的工件。夹盘可组合使用 ,用于分度、定位、各种状态夹持以及装到工作台上低成本、高速夹具