工業(yè)機(jī)器人精鏜飛機(jī)交點(diǎn)孔顫振研究及其數(shù)值模擬分析.pdf_第1頁
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1、終端執(zhí)行器與工業(yè)機(jī)器人組成的加工系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)交點(diǎn)孔精鏜加工的有效方法,然而工業(yè)機(jī)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(dòng)。在壓腳作用下,機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)抵抗振動(dòng)的能力雖然得到很大提高,但是仍然容易產(chǎn)生顫振,嚴(yán)重地影響了加工工件表面質(zhì)量和鏜削效率。為此,針對(duì)機(jī)器人精鏜交點(diǎn)孔易產(chǎn)生顫振的難題,本文重點(diǎn)研究機(jī)器人精鏜顫振機(jī)理、顫振的辨識(shí)、預(yù)報(bào)與抑制等關(guān)鍵問題,以保證交點(diǎn)孔的加工質(zhì)量和鏜削效率。論文主

2、要研究?jī)?nèi)容如下:
  闡述了飛機(jī)交點(diǎn)孔的重要作用及其加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了機(jī)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(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系,給出了機(jī)器人坐標(biāo)系具體標(biāo)定方法,并敘述了機(jī)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(jī)理及其辨識(shí)、預(yù)測(cè)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(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)進(jìn)

3、行關(guān)節(jié)剛度辨識(shí)及模態(tài)分析,獲得精鏜姿態(tài)下機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和動(dòng)態(tài)特性;
  基于獲得的機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動(dòng)態(tài)特性,綜合考慮系統(tǒng)剛度、切屑變形和犁耕效應(yīng)的影響,建立機(jī)器人精鏜動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果顯示平穩(wěn)條件下的最大相對(duì)誤差小于13%、振動(dòng)條件下的最大相對(duì)誤差小于21%,驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。利用該模型獲得了鏜削交變力對(duì)機(jī)器人弱剛度系統(tǒng)振動(dòng)的影響規(guī)律,從而有利于機(jī)器人精鏜振動(dòng)的抑制和顫振的研究;

4、r>  基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模過程中獲得的動(dòng)態(tài)鏜削力和壓腳作用下系統(tǒng)的受力模型,對(duì)機(jī)器人精鏜顫振機(jī)理及穩(wěn)定性進(jìn)行研究,建立了壓腳作用下的機(jī)器人精鏜顫振模型,繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖,并獲得機(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)穩(wěn)定極限鏜削條件。通過機(jī)器人精鏜高強(qiáng)度鋼正交試驗(yàn),驗(yàn)證顫振模型的正確性及穩(wěn)定性預(yù)測(cè)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(zhǎng),因此優(yōu)化機(jī)器人位姿、提高關(guān)節(jié)剛度對(duì)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

5、振狀態(tài)過渡時(shí)的典型特征,通過在線拾取精鏜過程中的測(cè)力儀力信號(hào)與光柵尺振幅信號(hào),引入經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EMD)和希爾伯特-黃變換法(HHT),并分析統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)了機(jī)器人精鏜顫振的早期快速辨識(shí)和預(yù)報(bào)?;谒⒌念澱衲P蛷睦碚撋涎芯苛藱C(jī)器人精鏜加工系統(tǒng)剛度、加工參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對(duì)顫振的影響規(guī)律,進(jìn)而提出機(jī)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(dòng)態(tài)特性,基

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