一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨 被引量：36

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作者 谢福贵 梅斌 +2 位作者 刘辛军 张加波 乐毅 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期70-78,共9页

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件,此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统"分体离线加工-在线检测"模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题,以龙门式多轴数控机床加... 大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件,此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统"分体离线加工-在线检测"模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题,以龙门式多轴数控机床加工为代表的"包容式"加工模式,难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式,通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测,实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式,需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理,面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战,需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人,解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题,攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术,通过集成实现多机协同高效高精加工,为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备,并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。 展开更多

关键词 大型复杂构件 多机协同原位加工 移动式混联机器人 吸附式并联机器人

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数控驱动的移动铣削机器人精度提升方法 被引量：21

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作者 文科 张加波 +3 位作者 乐毅 周莹皓 杨继之 陈钦韬 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期72-80,共9页

移动铣削机器人原位加工作业是解决大型复杂构件高效高精制造的有效途径,其定位精度是重要的技术指标,对大型复杂构件的最终制造质量意义重大。针对现有的移动机器人存在的控制器开放性不足、集成性差所导致多数据通信受限、补偿方法实... 移动铣削机器人原位加工作业是解决大型复杂构件高效高精制造的有效途径,其定位精度是重要的技术指标,对大型复杂构件的最终制造质量意义重大。针对现有的移动机器人存在的控制器开放性不足、集成性差所导致多数据通信受限、补偿方法实现困难、NC代码功能缺失等问题,提出了一种数控驱动的移动铣削机器人精度提升方法。研究数控驱动的移动铣削机器人系统,构建总线通信架构,实现840Dsl数控驱动的移动机器人控制;提出机器人关节光栅闭环控制原理与光栅螺距补偿方法,实现移动机器人自重与外加负载的光栅补偿;提出基于几何约束与两步误差的机器人运动学参数辨识方法,解决坐标系对齐,避免角度误差被距离误差淹没;提出空间网格分割的移动机器人高精度定位方法,实现非几何误差补偿。通过试验设计、对比、验证,数控驱动的移动铣削机器人精度提升方法将定位精度从毫米级提升至0.11 mm,证明上述方法的有效性与正确性,为移动铣削机器人的广泛应用奠定基础。 展开更多

关键词 数控驱动 参数辨识 精度提升 移动铣削机器人 大型复杂构件

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大型复杂构件机器人加工稳定性研究进展 被引量：11

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作者 廖文和 郑侃 +2 位作者 孙连军 董松 张磊 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期156-175,共20页

工业机器人正逐步应用于大型复杂构件的制造与装配领域,其加工稳定性是实现大型复杂构件高精、高效、高质量加工的基础,颤振抑制是实现机器人稳定加工的重要途径。与数控机床单一颤振类型不同,机器人加工颤振主要由再生型颤振和振型耦... 工业机器人正逐步应用于大型复杂构件的制造与装配领域,其加工稳定性是实现大型复杂构件高精、高效、高质量加工的基础,颤振抑制是实现机器人稳定加工的重要途径。与数控机床单一颤振类型不同,机器人加工颤振主要由再生型颤振和振型耦合型颤振构成,二者共同作用加剧了稳定性解析的复杂度。国内外学者在机器人加工颤振形成机理、颤振预测与控制等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但研究仍处于起步阶段。目前,机器人加工颤振产生机理尚不明确、稳定性理论解析方法尚不全面、颤振控制技术尚不成熟,工程应用尚未普及,加工稳定性研究的深度和广度仍有较大提升空间。为此,从机器人加工颤振机理、颤振规避方法、颤振抑制方法及加工稳定性应用案例分析4个方面对国内外文献进行了全面总结,并提出后续发展方向,可为大型复杂构件机器人加工稳定性的研究提供指导。 展开更多

关键词 工业机器人 加工稳定性 再生型颤振 振型耦合型颤振 大型复杂构件

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大型复杂构件机器人制孔技术研究进展 被引量：9

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作者 董松 郑侃 +2 位作者 孟丹 廖文和 孙连军 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期23-40,共18页

航空装备大型复杂构件制造和装配中需要钻削数十万个机械连接孔,因而制孔效率和加工质量是保证飞行器使用性能和可靠性的关键。机器人制孔具有高柔性、高质量一致性以及高法向精度等优势,近年来采用机器人对飞机部件进行制孔在航空制造... 航空装备大型复杂构件制造和装配中需要钻削数十万个机械连接孔,因而制孔效率和加工质量是保证飞行器使用性能和可靠性的关键。机器人制孔具有高柔性、高质量一致性以及高法向精度等优势,近年来采用机器人对飞机部件进行制孔在航空制造企业备受青睐。然而由于工业机器人的弱刚性以及叠层结构材料的难加工性,机器人钻削系统容易产生加工不稳定现象,严重制约了钻削质量和效率的进一步提高。目前,国内外学者在机器人制孔装备、制孔系统精度控制与机器人制孔稳定性等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但机器人钻削稳定性和加工质量控制研究的深度和广度仍存在较大的提升空间。为此,从机器人制孔末端执行器设计技术、机器人制孔定位精度控制技术、机器人制孔工艺过程控制技术以及机器人制孔装备研制四个方面对国内外文献进行总结和凝练,旨在为大型复杂构件机器人制孔技术的进一步研究提供指导。 展开更多

关键词 机器人制孔 大型复杂构件 末端执行器 定位精度 工艺过程控制

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基于去伪加权方差最小化算法的大型复杂零部件局部配准全局方法研究 被引量：1

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作者 吴浩 冯晓志 +1 位作者 华林 朱大虎 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期422-442,共21页

以汽车飞轮壳、车身为典型代表的大型复杂零部件机器人加工质量高度依赖于测量技术.针对现有点云配准算法难以抑制由于结构偏差、余量分布不均和各种测量固有缺陷所引起的匹配偏差问题,本文围绕局部配准定位全局的思路,提出一种去伪加... 以汽车飞轮壳、车身为典型代表的大型复杂零部件机器人加工质量高度依赖于测量技术.针对现有点云配准算法难以抑制由于结构偏差、余量分布不均和各种测量固有缺陷所引起的匹配偏差问题,本文围绕局部配准定位全局的思路,提出一种去伪加权方差最小化(DPWVM)算法用于点云精配准.建立自适应比例因子调节的权重函数,区分结构偏差点云和其他异常点云,从而对每个点对距离施加合理权重,以降低结构偏差点云对配准精度的影响.进一步,统一点到点距离和点到面距离,建立自适应协调距离,以提升算法收敛稳定性.本文所提算法在汽车飞轮壳局部配准定位全局的过程中可有效提高配准精度并抑制匹配倾斜,相比于ICP、VMM算法,绝对定位精度分别提升18.9%和66.7%,匹配倾斜抑制程度分别提升25.9%和85.3%,与WPMAVM算法相比,收敛稳定性进一步提高.此外,本文所提方法仅需单次数据采集即可有效配准定位,极大地提高了配准效率. 展开更多

关键词 去伪加权方差最小化 大型复杂零部件 局部配准 匹配失真 自适应协调距离

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钛合金大型复杂构件等温局部加载近β锻造组织控制研究进展 被引量：6

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作者 杨合 孙志超 +2 位作者 樊晓光 高鹏飞 武川 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期72-82,共11页

高性能钛合金大型复杂构件精确塑性成形是航空航天高端装备实现大运力、低能耗、长寿命的必然选择,然而,面临如何提高成形制造能力和如何实现成形成性一体化控制的挑战。等温局部加载近β锻造为该类构件的成形提供了一种先进的工艺途径... 高性能钛合金大型复杂构件精确塑性成形是航空航天高端装备实现大运力、低能耗、长寿命的必然选择,然而,面临如何提高成形制造能力和如何实现成形成性一体化控制的挑战。等温局部加载近β锻造为该类构件的成形提供了一种先进的工艺途径。由于成形过程的特殊性、构件结构的复杂性以及钛合金组织对成形方式与条件的敏感性,使得如何实现微观组织控制并获得性能优异的三态组织成为该成形技术研究发展与应用迫切需要解决的关键问题和基础性难题。从钛合金等温局部加载多道次成形组织演化机制、不同加载区和过渡区组织均匀性控制和三态组织形成及等温局部加载参数优化进行分析并给出了最新的研究进展。 展开更多

关键词 钛合金 大型复杂构件 等温局部加载 近Β锻造 组织控制

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大型复杂构件制造过程残余应力演化与调控 被引量：4

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作者 姜建堂 孟金奎 +4 位作者 董亚波 赖小明 邵文柱 张豪 甄良 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期676-685,共10页

归纳了残余应力的基本类型及各类残余应力的计算机仿真方法,概述了残余应力形成与演化行为及残余应力调控技术的研究现状。以机械臂基座本体淬火过程为例,展示了有限元仿真在大型复杂构件残余应力演化行为分析上的应用;以工字型材模压... 归纳了残余应力的基本类型及各类残余应力的计算机仿真方法,概述了残余应力形成与演化行为及残余应力调控技术的研究现状。以机械臂基座本体淬火过程为例,展示了有限元仿真在大型复杂构件残余应力演化行为分析上的应用;以工字型材模压去应力为例,通过有限元仿真重现了变截面构件模压去应力的过程并分析了模压去应力的影响因素。讨论了残余应力仿真预测与调控技术应用于组件及其涵盖构件制造-服役全寿命周期的可行性,预测了其集成于智能制造技术体系的巨大潜力。 展开更多

关键词 大型复杂构件 残余应力 制造变形 演化与调控

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电磁搅拌吸铸技术及其在铝陶制动盘铸造中的应用 被引量：3

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作者 张桢林 徐骏 +4 位作者 向俊 刘旭华 肖赢 张一弛 刘可偲 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2022年第2期171-174,共4页

搅拌铸造法制备颗粒增强铝基复合材料具有流程短、成本低的特点,但在铸造过程中容易出现不成形、气孔、夹杂以及增强体颗粒分布不均匀等问题,导致制备大型复杂构件难度较大。采用电磁搅拌吸铸技术可实现电磁搅拌与吸铸同时进行,避免了... 搅拌铸造法制备颗粒增强铝基复合材料具有流程短、成本低的特点,但在铸造过程中容易出现不成形、气孔、夹杂以及增强体颗粒分布不均匀等问题,导致制备大型复杂构件难度较大。采用电磁搅拌吸铸技术可实现电磁搅拌与吸铸同时进行,避免了铸造过程中增强体颗粒沉降,采用吸铸可解决熔体流动性差的问题,大幅提高充型速度和冷却均匀性。以20SiC_(p)/A357复合材料铸锭为原料,采用电磁搅拌吸铸技术成功制备出质量为40 kg的轨道交通用铝基复合材料轴装制动盘。与普通重力铸造相比,电磁搅拌吸铸技术可明显提高制动盘的宏观和微观组织均匀性、致密度和力学性能,从而获得高品质的铝基复合材料大型复杂构件。 展开更多

关键词 铝基复合材料 电磁搅拌吸铸 大型复杂构件 均匀性 力学性能

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大型复杂结构件几何参量在线精密测量系统搭建及工程应用 被引量：1

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作者 贺继樊 朱旻昊 +5 位作者 任岩平 曹江萍 彭金方 张志毅 刘建华 姜涛 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期169-176,共8页

针对大型复杂结构件几何参量在线精密测量的技术难题,本文开展了基于多轴联动激光扫描和结构光三目视觉摄影的尺寸测量技术研究;通过结构方案设计、算法研究、软件开发及系统搭建,研制了针对不同测量对象的多套非接触式几何尺寸测量系统... 针对大型复杂结构件几何参量在线精密测量的技术难题,本文开展了基于多轴联动激光扫描和结构光三目视觉摄影的尺寸测量技术研究;通过结构方案设计、算法研究、软件开发及系统搭建,研制了针对不同测量对象的多套非接触式几何尺寸测量系统.测试校准结果表明,激光扫描测量系统在15 m距离的测量不确定度为2.656 mm,结构光三目视觉测量系统在7 m距离的测量结果不确定度为1.552 mm,均满足大型结构件的测量范围及精度要求.在此基础上,本文采用两种类型的测量系统同时对生产现场大型热态锻件外圆直径参数进行在线测量,重复测量误差均小于±4 mm,测量结果表现出良好的一致性.研究结果为大型结构件表面和内部几何尺寸的高精度在线测量提供了有效的技术方法和装备. 展开更多

关键词 大型结构件 几何参量 在线测量 激光扫描 摄影测量

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基于模态分析优化大型复杂焊接构件振动时效参数的研究

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作者 张晓睿 董学武 +5 位作者 李兵 王东强 陈文广 张君浩 李彪 宋志强 《中原工学院学报》 CAS 2019年第3期22-27,共6页

以大尺寸、高刚度、高性能的压力室为对象,研究了振动时效消除复杂焊接构件残余应力的激振参数优化问题。采用模态分析方法对压力室进行振型测试,并依据压力室固有频率、振型和焊接应力分布,优化了压力室振动时效参数。采用X射线法测定... 以大尺寸、高刚度、高性能的压力室为对象,研究了振动时效消除复杂焊接构件残余应力的激振参数优化问题。采用模态分析方法对压力室进行振型测试,并依据压力室固有频率、振型和焊接应力分布,优化了压力室振动时效参数。采用X射线法测定压力室各测点振动时效前后的宏观残余应力。经过两次振动时效,压力室残余应力最大值较振动时效前降低了27.24%,残余应力平均值降低了21.24%,压力室的承载能力和结构稳定性得到了提高。研究表明,基于模态分析优化激振参数的振动时效技术,对降低大型复杂构件焊接残余应力具有良好的效果。 展开更多

关键词 大型复杂焊接构件 振动时效 模态分析 参数优化 X射线法

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TA15钛合金大型复杂构件等温局部加载过渡区宏微观变形研究 被引量：15

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作者 李志燕 杨合 +1 位作者 孙志超 唐泽 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1516-1521,共6页

基于DEFORM3D平台,针对大型复杂构件建立了等温局部加载有限元模型,模拟分析了成形参数对过渡区成形和微观组织演化的影响规律。结果表明:随过渡区宽度的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷增大,平均晶粒尺寸减小;随加载道次的增加,... 基于DEFORM3D平台,针对大型复杂构件建立了等温局部加载有限元模型,模拟分析了成形参数对过渡区成形和微观组织演化的影响规律。结果表明:随过渡区宽度的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷增大,平均晶粒尺寸减小;随加载道次的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷减小,平均晶粒尺寸减小;随锻造温度的升高,加载速度的减小其平均晶粒尺寸增大;只采用局部加载成形方式时,过渡区纵横筋充填不均匀,平均晶粒尺寸较小;采用先局部加载后精整的变形方式时,过渡区纵横筋的充填较好,平均晶粒尺寸较大。 展开更多

关键词 局部加载 过渡区 晶粒尺寸 TA15钛合金 大型复杂构件

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