运载火箭铝合金叠层壁板自动化制孔工艺对钻孔毛刺影响的研究

为满足运载火箭大型舱段壁板的自动钻铆对制孔质量的要求,本文对典型铝合金叠层进行了自动化制孔试验,采用正交试验分析了主轴转速、进给量和刀具锋角三种制孔参数对出孔毛刺高度的影响,同时进行了不同压紧力作用下制孔试验,研究了压紧力对叠层层间毛刺高度的影响规律。试验表明,在适当的钻削参数下可实现运载火箭铝合金叠层壁板的高质量制孔,叠层制孔层间毛刺可控制在0.045mm左右,出口毛刺高度﹤0.127mm。     

支持效率优化的可配置制孔装备控制软件开发方法

针对飞机自动化装配制孔系统下位机开发过程中存在的下位机逻辑复杂、开发难度高的问题，提出了一种支持效率优化的可配置制孔装备控制软件开发方法，可根据工艺信息自动生成飞机自动化装配制孔系统下位机控制软件。对飞机自动化装配制孔流程进行了Petri网建模研究，利用赋时变迁Petri网分析了制孔流程的效率，为配置制孔装备控制软件提供依据。通过定义不同的工艺信息，可配置出适用于不同多轴制孔系统的下位机软件。     

基于误差相似性的移动机器人定位误差补偿

对由AGV承载的工业机器人组成的AGV式移动制孔机器人的定位误差补偿方法进行了研究。在面向飞机装配的AGV式移动制孔机器人系统中，利用激光跟踪仪构建坐标系，提出了AGV式移动制孔机器人机座坐标系的换站方法，能更好地适应飞机制造多品种、小批量的特点。基于对AGV式移动制孔机器人定位误差源的分析，利用定位误差相似性，提出针对AGV式移动制孔机器人的基于反距离加权定位误差的空间插值与补偿方法，克服了现有技术对于AGV式移动制孔机器人定位误差补偿的局限性。以AGV搭载的KUKA KR480型工业机器人制孔系统作为试验对象，通过试验选取最优网格步长，补偿结果表明，能将系统综合定位误差平均值由补偿前的1.045 mm降低到0.227 mm，最大绝对定位误差由补偿前的2.727 mm降低到0.478 mm，降低了82.47%，该方法能有效提高AGV式移动制孔机器人的绝对定位精度。     

某新型飞机平尾自动制孔中的刀具应用与研究

在飞机连接装配中,孔加工由于其数量大、要求高、形式多样,因此如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.例如一架波音747飞机有300多万个连接孔,而美国最先进的F-22战斗机每副机翼要钻14000个精密孔[1].飞机的全部故障总数中,结构件损伤故障的数量一般仅占12％～13％,但是,由于机载成品系统在发生故障后能较为便捷地用新成品代替,结构部件替换起来则比较困难,因此飞机结构件的寿命就决定了飞机的总寿命.如何高效高质量完成飞机装配制孔一直是航空制造企业急需解决的难题.为了满足现代飞机高寿命的要求,可通过多种技术途径改善各连接点的技术状态(表面质量、配合性质、结构形式等),其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔,提高制孔质量[2].     

基于响应面法的单向压紧制孔工艺参数优化

目前,轻型自动化制孔系统已在航空制造领域得到广泛应用。针对其关键应用技术单向压紧制孔工艺,提出了一种基于响应面法(RSM)的参数优化方法。以中机身与中后机身的对接结构为例,构建四阶响应面模型并验证了该方法的有效性,采用自适应退火算法进行参数优化,给出参数推荐值。该方法仅通过少量样本点的有限元分析,即可构建可靠的响应面,避免优化迭代过程中的有限元仿真分析,大大提高计算效率和精度。     

自动制孔设备在某飞机尾翼装配中的应用研究

通过自动制孔技术在某飞机尾翼装配中的应用,介绍了自动制孔技术的特点。在自动制孔系统的应用过程中对其关键技术及相关工艺参数进行了试验研究,对比了自动制孔技术与传统制孔方法的效果。     

基于西门子控制系统机器人制孔执行器的研制

根据某型号飞机铝合金、钛合金及叠层机身部件的结构特点和制孔工艺需求,基于西门子Simotion开发出了一套机器人制孔执行器。详细分析和设计了制孔执行器系统的总体框架、硬件模块、软件模块及HMI界面模块。现场应用证明,该制孔执行器操作方便、性能稳定,可提高飞机部件装配中的制孔质量和效率。     

飞机装配中的先进制孔技术与装备

制孔加工是飞机装配过程中的重要工作之一.生产效率的高要求,加工质量、精度的苛刻标准,以及复合材料、钛合金等难加工材料的大量使用,使得飞机装配制孔技术不断面临新的挑战.而基于不同切削原理的制孔新方法与技术装备,成为解决当下飞机装配制孔难题的途径之一.     

C/SiC陶瓷基复合材料旋转超声制孔工艺研究

针对C/SiC陶瓷基复合材料硬度高、难加工的特点,研究了机器人旋转超声制孔工艺优化策略。采用基于出口撕裂面积的缺陷评估方法,分析了陶瓷基复合材料制孔缺陷;通过正交试验研究了主轴转速、进给速度、超声振幅等工艺参数对制孔质量和孔径精度的影响规律,并利用方差分析和极差分析方法确定了最优工艺参数;基于此工艺参数,开展了刀具磨损试验。结果表明,对于厚度为8 mm的C/SiC陶瓷基复合材料叠层试板,钎焊金刚石套料钻可以稳定制40个孔,孔径精度达H9,撕裂面积因子在0.2以内;最后综合考虑制孔质量与效率要求,提出了先快后慢分段切削的工艺策略,在保证制孔质量的同时提高了制孔效率。     

心杆的重复利用

心杆的重复利用有三种Ｒ８钻夹心杆，其夹头安装锥体被压弯和啃伤，本已无用，但稍作加工后，可作为极好的开槽锯或铣刀夹杆。首先，切断损坏的锥体，钻制端面孔和攻出供压紧螺钉用的１６％ｉｎ螺孔；其次，粗车轴端，比开槽锯中心孔径大０．０１５ｉｎ（０．３８１ｍｍ）...     

一种适用于曲面结构的机器人制孔误差在线补偿技术

针对工业机器人应用于飞机零部件自动钻孔时各项误差累积造成制孔精度差的问题，提出一种利用单应关系计算机器人驱动坐标三维偏差，以在线补偿机器人制孔精度的方法。首先利用外部测量设备建立机器人制孔系统中各坐标系关系；在标定阶段，通过以一定倾斜角度固联于机器人末端的相机拍摄一幅安装于制孔工作平面上与刀轴正对的平面标定板图像，并据此完成基于单应变换的手-眼关系标定；在实际制孔过程中，机器人在测距传感器及相机的辅助下，从基准孔理论坐标对应的姿态，不断调整至基准孔正上方理想位置，通过手-眼关系计算基准孔实际位置对应的机器人驱动坐标，然后根据一组基准孔的机器人三维驱动误差，计算三维驱动误差变换矩阵，据此获得这组基准孔邻域范围内各待钻孔的机器人驱动坐标补偿量，从而实现待钻孔定位误差补偿。以飞机结构实验件为对象进行了模拟制孔验证，实验结果表明，补偿前待钻孔三维综合定位误差和法向误差测量值范围分别为2.28~2.85 mm和2.09°~3.93°，平均为2.55 mm和3.30°，补偿后制孔最大误差分别不超过0.30 mm和0.21°，满足自动制孔位置精度要求。     

碳纤维增强复合材料新钻型结构设计及其对比试验

在碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔过程中,易产生毛刺、分层等制孔缺陷,而钻头结构是影响制孔缺陷形成的关键因素。对此,在原有钻型基础上设计了两种新钻型,研究了原有钻型和两种新设计钻型的钻削轴向力和制孔效果。结果表明,在相同钻削工艺参数下,原有钻型"V型"刃的修除阶段的轴向力归零速度最大,新设计的燕尾开槽钻型的最小,这与制孔缺陷的变化规律基本一致,轴向力归零速度与制孔缺陷具有较好的映射关系;3种钻型均能有效减少毛刺,与原有钻型相比,新设计的两种钻型均能更好的去除毛刺和降低制孔缺陷;原有钻型的制孔缺陷以撕裂为主,新设计的开槽新钻型和燕尾开槽新钻型则以分层缺陷为主。据此可为CFRP制孔的刀具结构设计提供新的设计思路。     

螺旋铣孔技术研究进展

各种连接孔的加工是航空航天构件装配中的重要工作之一。新型大型飞机等难加工材料使用越来越多、制孔孔径深度越来越大、制孔精度质量要求越来越高,使得制孔加工变得越发困难,传统制孔方法逐渐不能满足需求。螺旋铣孔是一种针对航空航天构件装配制孔需求出现的新技术,其采用特制刀具通过偏心铣削的方式实现圆孔加工。由于材料去除原理改变,螺旋铣孔相对传统制孔方法在加工精度、生产效率、刀具成本、适用性等多个方面表现出优势,成为当前航空航天领域制孔技术的研究热点之一。首先在阐述螺旋铣孔基本原理的基础上分析了其技术优势;然后重点围绕加工机理与专用装备两个方面,概述了螺旋铣孔技术的发展现状;最后,分析了螺旋铣孔技术的发展趋势。     

球形定位技术在涡轮叶片生产中的应用研究

为解决涡轮叶片研制生产中定位转化繁复、误差累积明显、制孔效率低等问题,提出了球形定位技术方案.球形定位解决了工装与气膜孔相互干涉、叶片制孔效率低的问题,通过叶片试制加工和生产验证,球形定位技术减少了基准转换,利于工装设计,制孔效率提升,可以应用于叶片工程化生产.     

柔性导轨自动制孔设备制孔试验研究

柔性导轨自动制孔设备因其低成本、柔性、占用空间小的优点,在飞机装配中逐渐被大量应用.本文从国外应用情况开始,分析了现阶段国内的需求,介绍了BAA300柔性导轨自动制孔设备,并开展了制孔工艺试验,获得了制孔的位置偏差和孔质量情况,最终得出了经过设备改进即可应用于ARJ21和C919机身段对接区的自动制孔的结论.     

成果简介

深孔加工具有切削加工和孔加工的一般特点，因其孔深(孔深与孔径之比在5～30之间)产生了排屑、冷却润滑和难于观察被加工表面质量的难题，而且刀具易磨损，已加工表面易被切屑划伤，表面质量难以保证，薄壁深孔筒形件易发生中心孔引偏或产生变形。多数深孔筒形件采用热轧管料，其坯孔径向呈不规则多边形，轴向呈波浪形，且氧化皮硬度高，常规扩孔刀具无法加工。     

镍基单晶高温合金DD6气膜孔热机械疲劳试验

涡轮冷却叶片气膜孔边存在大应力梯度,且服役时承受交变的机械载荷和热载荷,热机械疲劳（TMF）是其主要失效模式。通过开展带气膜孔和不带气膜孔的薄壁圆管试件TMF试验研究了气膜孔对镍基单晶高温合金TMF寿命的影响。结果表明最大循环应力在300~500 MPa应力范围内,循环应力幅值与镍基单晶高温合金TMF寿命呈现良好的对数线性关系,且气膜孔导致镍基单晶高温合金TMF寿命下降可达82.5%。继而完成了横向取向分别为〈010〉、〈110〉方向的气膜孔模拟件试验,结果表明气膜孔取向为〈110〉时寿命最短,仅为〈010〉取向的40.0%。最后开展了不同制孔工艺下的气膜孔模拟件试验,结果表明激光制孔气膜孔模拟试件寿命仅为电液束制孔气膜孔模拟试件的54.0%。气膜孔模拟件断口分析表明:TMF裂纹均萌生于气膜孔边,源区氧化严重;裂纹沿着大致与气膜孔边垂直的方向扩展。      

俄制引进装备中数字板件国产化研制替代的探讨

针对维修中俄制引进地空导弹武器系统国产化数字板件替代装备联调过程中出现的延时累计误差“瓶颈”问题，分析研究了具体解决办法和措施，并通过了武器系统实弹打靶检验。     

六轴四轴液压半自动镗床

一、我厂生产的某型“弹射火箭主通道体”(见图1),原系用万能机床加工。孔12-Φ50~( 0.17)、Φ60.376和螺孔12-M62×1.5-2用加高主轴箱和刀架的C620车床加工,加工一件需装夹24次,每班需两名工人操作,工件长204毫米,旋转半径大,牵涉空间位置广,操作者工作时精神紧张,既不安全又容易出废     

柔性导轨自动制孔机器人离线编程与仿真技术研究

特征建模、路径规划、工件坐标转换等是自动制孔机器人离线编程与仿真的核心技术,完善的特征建模技术和稳定高效的坐标转换算法能够为离线编程系统实用化提供重要保证。通过对工业机器人离线编程几个关键技术的研究,提出了适用于某型柔性导轨自动制孔机器人离线编程与仿真系统的建模、路径规划和坐标转换等方法。