自动钻铆系统的模块化设计及其实现方法研究

摘要

飞机铆接装配是飞机制造过程中工作量最大的一个环节，同时铆接质量的好坏直接影响到飞机的结构寿命和飞机性能。当前，在国外飞机装配中已大量使用自动钻铆系统进行自动化铆接，其铆接质量和生产效率都大幅提高。我国在这方面起步较晚，还处于应用研究层次，对于自动钻铆设备研究开发还是一片空白，这严重影响了我国新一代飞机的发展进程。
　　本课题根据模块化设计理论，设计了一种飞机壁板装配自动钻铆系统，实现飞机钻铆自动化。首先阐述了模块化设计的基本概念及其特点，指出模块化设计的一般步骤。模块化设计的基本思想是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的现代设计方法。
　　根据当前国际上通用的自动钻铆设备的结构和性能，首先分析了自动钻铆的工作流程，并依据模块化设计思想，按功能要求对自动钻铆系统进行了模块划分，最后设计了模块相应的机械结构。其中详细地说明并设计了整个自动钻铆系统中重要的末端执行器这部分模块。并根据模块化设计思想，建立了相应的模块资源库。整个自动钻铆系统设计成类似数控机床的结构，该系统包括机座、数控托架、末端钻铆执行器还有控制系统等。
　　本课题还对自动钻铆系统中的控制系统进行了设计，采用了数控机床常用的控制模块，即使用可编程控制器（PLC），交流伺服电动机等。然后对自动钻铆系统的进给运动进行了设计与计算，并分析了三坐标进给运动是如何相互协调与配合的，通过计算可以选择适合的驱动电机。
　　最后一部分内容是分析钻铆过程的工艺，首先对飞机钻铆装配过程进行工艺分析，并分析了铆钉的选择和铆钉之间的间距，最后分析了压铆过程的工艺性。
　　本文的主要工作集中在探讨机械产品的模块化设计方法与应用、自动钻铆系统的设计、系统控制模块的设计和钻铆过程中的工艺性分析这四个方面，所设计的自动钻铆系统有很大的实用价值，同时在设计过程中所使用的设计方法和手段对其他的机械设计也有一定的参考价值。

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第1章 概 述

1.1引言

1.2飞机自动钻铆技术发展现状

1.3模块化设计研究现状及其发展趋势

1.4课题研究的背景

1.5课题研究内容

第2章 机械产品模块化设计的理论和方法

2.1模块化的几个基本概念

2.2模块化设计的特点

2.3模块化设计的基本原理与方法

2.4模块划分方法的研究

2.5产品功能分析与功能模块的划分

2.6模块化设计过程中的产品数据管理

2.7本章小结

第3章 自动钻铆系统的模块化设计

3.1 引言

3.2自动钻铆系统的总体规划

3.3 自动钻铆工作流程设计

3.4 自动钻铆系统的模块划分

3.5 主要模块的三维模型设计

3.6 自动钻铆系统的总装配设计和检验

3.7 模块资源库的建立

3.8 本章小结

第4章 自动钻铆系统控制模块设计

4.1控制系统理论概述

4.2 控制系统硬件模块选择

4.3 进给运动控制设计

4.4 本章小结

第5章 钻铆过程的工艺分析

5.1 飞机自动钻铆装配工艺分析

5.2 铆接类型及工艺性分析

5.3 钻铆过程的受力分析

5.4 钻铆过程的受力计算

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2论文不足之处和期望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研工作

致谢

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