【摘 要】
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随着航空制造业的迅速发展,对部件尺寸、装配精度、加工质量的要求日益提高。机器人自动钻铆系统广泛应用于航空制造领域,自动铆接末端执行器作为机器人自动钻铆系统核心组成之一,其性能直接影响整个系统的加工质量和效率,稳定而又可靠的自动铆接设备已成为未来的发展趋势。在飞机结构件的制孔铆接装配过程中,国内铆接末端执行器铆接方式普遍采用气铆,气动铆接主要具有机构简单、结实轻便的优点,但其缺点也是不容忽视的,如存
【基金项目】
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国家智能制造专项“飞机座舱盖/风挡智能装备生产线建设项目”
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随着航空制造业的迅速发展,对部件尺寸、装配精度、加工质量的要求日益提高。机器人自动钻铆系统广泛应用于航空制造领域,自动铆接末端执行器作为机器人自动钻铆系统核心组成之一,其性能直接影响整个系统的加工质量和效率,稳定而又可靠的自动铆接设备已成为未来的发展趋势。在飞机结构件的制孔铆接装配过程中,国内铆接末端执行器铆接方式普遍采用气铆,气动铆接主要具有机构简单、结实轻便的优点,但其缺点也是不容忽视的,如存在铆接成形不均匀、振动大等缺点。本文针对大型航空结构件,某型座舱盖的铆接需求,提出一款全新的基于电动压铆技术的机器人自动铆接末端执行器的研制技术。主要研究内容如下:（1）针对某型座舱盖铆接任务,详细分析其加工需求以及工作流程,提出了自动铆接末端执行器总体设计方案,实现了铆接末端执行器的结构设计。提出了关键的落钉结构中摩擦力与结构关系的数学模型,并对压铆结构进行了理论建模和分析。（2）为减轻末端执行器质量,降低对机器人定位精度的影响,在保证强度的前提下对设备进行减重优化。根据2A10铆钉航空压铆力技术标准,针对主要受力结构,使用有限元仿真软件进行静力学分析以及对细长轴结构的特征值屈曲分析,在此基础上完成了结构优化,减轻了重量。（3）为获得压铆参数,提高压铆质量,对航空用2A10铆钉压铆动态过程,进行了有限元仿真分析。根据铆接结构及压铆原理,在ABAQUS中建立压铆过程有限元仿真模型,完成了相关分析求解。重点研究了压铆过程中铆钉及铆接件的应力、塑性应变、位移动态过程,并提取相关数值结果,获得重要的压铆位移参数,为压铆过程提供了理论依据和数据支撑。（4）为保证研制的铆接末端执行器能够顺利实现铆接任务,并使铆接质量和性能达到座舱盖的铆接要求,预先研制出一台与铆接末端执行器具有相同驱动力和铆接结构的简化铆接实验台装置。该铆接实验装置可实时检测压铆力,并进行了一系列铆接试验。试验结果表明,压铆过程仿真模型及分析正确,采用电驱动能够达到铆接质量及性能要求,压铆结构合理,研制的铆接末端执行器能够实现基于机器人座舱盖自动铆接的要求。
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