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基于工业机器人平台的自动供钉系统设计研究

作　者: 龚辉
导　师: 柯映林；方强
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 工业机器人飞机壁板自动钻铆供钉
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着数字化装配技术在国内外航空制造业的快速发展,作为其中一项重要的关键技术,自动钻铆技术的研究与应用也日益成熟。目前,国外的自动钻铆技术已经发展到了一个相当高的水平,并且向着更加灵活的机器人钻铆系统以及多功能集成的方向发展。相比之下,国内的自动钻铆技术还处在比较落后的阶段,采用的自动钻铆机大部分是进口国外已经淘汰的产品,应用领域也很有限。在上述背景下,浙江大学建立了一套应用于飞机壁板对接装配的双机器人联合钻铆试验系统,并自主研发了若干机器人自动钻铆终端执行器,其中包括集钻锪、涂胶、供钉插钉、铆接于一体的多功能终端执行器,本文研究的主要对象是该执行器的插钉装置以及为该插钉装置提供并输送铆钉的自动供钉系统。本文首先阐述自动钻铆技术以及自动供钉设备在国内外航空制造业飞机装配中的发展与应用现状、研究趋势等,详细介绍了双机器人联合自动钻铆试验系统的总体构成以及自动供钉装置和插钉装置的详细机械结构,设计了总体工艺流程和自动供钉、插钉的详细工艺流程。然后,在满足工艺流程的前提下完成了整套自动钻铆试验系统包括自动供钉系统的电气控制系统设计,分为电机驱动和气缸驱动两部分进行详细设计,介绍了系统中使用的各类元器件的工作原理以及功能等,介绍了电气控制柜的制作。最后,本文通过研究自动供钉系统的整个供钉动作流程,发现了其中存在的一些问题：平移气缸启动和急停的时候吸盘上的铆钉由于惯性容易掉落、由于气力太低等原因铆钉在输钉管道中容易卡住、在双机器人铆接的时候插钉机构的顶杆气缸是否能顶住铆枪的冲击力等。针对上述问题,根据力学原理和流体力学原理等进行分析计算,得出铆钉不易掉落和卡住的最低气源气压,适合不同型号铆钉的输钉管的尺寸,以及插钉装置的顶杆气缸能够顶住铆枪冲击力的必要条件等,提出改进方案,并进行实验验证。实验结果表明,当气源气压为0.6～0.7MPa时,能保证铆钉吸盘传递与管道传输的可靠性,与计算结果符合。

基于工业机器人平台的自动供钉系统设计研究

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