钻铆机器人广泛应用于航空薄壁件加工装配中,当末端配备重载执行器进行钻铆作业时,因受到自身重力和横向切削力的影响会导致末端变形,加工质量变差,工业机器人这种弱刚性限制了其在精密加工领域的发展。以工业机器人自动钻铆系统为研究对象,建立运动学模型;选择合适的试验进行关节刚度辨识;在刚度模型基础上定义关节刚度性能指标;并通过粒子群优化算法寻找工业机器人作业时刚度最大位姿,确定所处位姿的关节角参数。通过选择合适的加工位姿提升工业机器人的刚度性能,保证孔位加工质量,提高生产效率,也可避免危险事故的发生。通过以上研究,可以求得符合钻铆工况下刚度最优的机器人工作位姿,并在假设实验中,验证了该姿态优化方法的可行性和有效性。

为探索45%SiCp/Al复合材料切削力和表面粗糙度变化规律,用PCD刀具对45%SiCp/Al复合材料和铝合金材料进行车削正交试验,分析颗粒含量、切削速度对切削力和力的波动的影响规律,以及力的波动对表面粗糙度的影响。结果表明:对于45%SiCp/Al复合材料和铝合金材料,其颗粒含量越高,三向切削力Fx、Fy、Fz越大而力的波动越小;在45%SiCp/Al复合材料切削过程中,一般情况下,进给力小于背向力和主切削力,但当切削速度为90~120 m/min时会出现背向力大于主切削力的情况;当切削速度增大,切削力和力的波动值都有先增大后降低再增大的趋势;切削力波动的幅度越大,表面粗糙度越大。

为了提高带有形位误差的薄壁机匣件使役性能,研究了一种限位检测方法,通过改变约束表面的约束方式来探究约束表面和相关表面的变形规律。不同的约束方式对约束面都能够起到限位作用,限制量为0.064 mm,对相关表面的限制量为0.052 mm。只考虑单一约束因素时,压板位置的改变对约束表面的限制作用比压板数量和压紧力大。综合考虑3个因素,压紧力较大、压板数较多,压板压在接触面变形较大位置的可能性就较大,对约束表面的限位效果较好。结果表明:模拟装配的预测值与实测值相对误差在10%以内,有限元模型准确有效,能够预测机匣件的装配情况,提高机匣件的装配质量,为加工制造端提供反馈信息。

为研究薄壁变形机匣件在装配状态下约束表面与相关表面形位误差的变化规律,提出一种限位检测方法。通过有限元模拟机匣件实际装配,分析了不同装夹参数对约束面平面度的影响,并用直观分析法求出了主要影响因素为压板位置。利用所建立的模型,分析了约束面在限位状态下相关表面平面度及平行度的变化情况。通过神经元网络建立了压板位置与约束面平面度的预测模型,并用遗传算法求解了约束面平面度全局最小值及相应的压板位置,从而有效地控制整个机匣件的变形。

为了研究钻削参数对CFRP/Ti叠层材料钻削温度的影响,采用正交试验法及硬质合金（YG6X）对其进行一体化钻削试验,使用红外热像仪测量出口位置的钻削温度。结果表明,钻削温度随主轴转速升高而升高,随进给速度升高而降低,并且主轴转速对温度影响大于进给速度。选取一组钻削参数进行钻削试验,检测结果表明：使用表面粗糙度仪（TR240）得到CFRP内孔平均表面粗糙度值Ra=6.65μm。使用三坐标测量仪得到CFRP内孔平均孔径d=6.041mm,公差等级为IT10;钛合金钻孔平均孔径d=6.039mm,公差等级也是IT10。

为研究硬质合金刀具钻削CFRP/Ti叠层构件和钛合金时崩刃失效问题,采用硬质合金刀具对叠层构件和钛合金进行对比钻削试验,并对加工过程中的钻削力、钻削温度以及后刀面磨损长度进行分析,讨论刀具寿命不同的原因。结果表明：在相同条件下,与单独钻削钛合金相比,硬质合金刀具钻削CFRP/Ti叠层构件寿命更长;刀具发生崩刃失效之后,崩刃区被大量钛粘焊物覆盖,即刀具崩刃后导致切削力及切削温度的急剧增大,使得在崩刃区域极易产生粘焊现象;钻削CFRP/Ti叠层构件与钻削钛合金相比,由于CFRP板的存在,会延缓刀具崩刃失效现象,但是无法避免崩刃失效的发生。

为了研究钻削参数对CFRP/Ti叠层材料钻削力的影响及钻削过程中的振动特性，采用正交试验的方法对叠层材料进行了一体化钻削试验。采用测力仪对加工过程中的钻削力进行测量，并通过对钻削力的分析，研究了钻削过程中的振动特性。结果表明，扭矩和轴向力随主轴转速升高而减小，随进给速度的升高而增大，且进给速度对钻削力的影响强于主轴转速对其的影响。加工过程中取较高的主轴转速，较低的进给速度将保证孔的加工质量。在CFRP/Ti叠层材料加工过程中，加工至两材料接触面的位置时，存在剧烈的切削振动现象。

为提高镍基热喷涂层的制造合格率,减少重新喷涂次数,同时提高涂层表面质量并降低对涂层与基体结合强度的影响,对涂层切削加工过程中切削参数的影响进行了研究。分析了涂层切削加工过程中,由于涂层内部结构缺陷导致涂层脱落的情况,提出了一种采用硬质合金刀具对镍基热喷涂层进行切削试验的方法,此法通过改变切削参数以及切削条件以达到质检要求,为实际加工提供参考。通过选用合适的切削参数,对镍基涂层车削加工过程中的切削力进行测量,以及对切削加工后零件的表面粗糙度进行测量,得出影响镍基涂层切削性能的主要因素,在保证涂层表面质量及结合强度的条件下,最优的加工方案为VC=50m/min、ap=0.3mm、f=0.1mm/r。结果表明切削深度是影响涂层表面质量的主要因素,涂层切削过程中物质形态的不均匀导致刀具与工件之间产生冲击与振动是影响涂...

为了研究毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS顺序耦合热应力分析对铝合金薄壁回转结构件的淬火过程进行研究,得到毛坯的初始残余应力,并进行了毛坯的初始残余应力测量试验,再用有限元方法仿真了切削过程,并进行切削试验。结果表明,有限元仿真结果与测量结果数据相近,初始残余应力误差最大为16.85%,工件的径向变形量误差最大为0.033mm,毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件的加工变形有着显著的影响,同时验证了有限元模型的准确性,可为后续的加工参数进行优化和预测,对实际生产具有一定的参考价值。

为了研究不同加工顺序对7075铝合金薄壁件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS有限元分析软件顺序耦合热应力分析功能对毛坯的淬火过程进行仿真,得到毛坯初始残余应力分布;并对毛坯的初始残余应力进行测量试验,验证有限元分析结果,用有限元法对左右对称、分层对称、阶梯对称和金字塔对称四种不同加工顺序切削过程进行仿真研究。结果表明,有限元仿真结果和测量结果数据相近,建立的有限元模型和仿真方法能够预测毛坯的初始残余应力分布;四种不同加工顺序变形量结果都是上端变形大,底部变形小,金字塔对称的加工方法变形量最小,在整个加工过程中,变形量的最大值为0.21mm。根据仿真结果,结合数控加工误差补偿,可提高薄壁件的加工质量和精度,对后续的加工具有一定的参考价值。