自动化铆接.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除自动化铆接 1.自动化铆接技术的发展与运用 1.1自动化铆接技术的发展 自动钻铆技术从70年代起就在国外普遍采用，其发展一直未曾间断。国外目前生产中的军、民用飞机的自动钻铆率分别达到了17%和75%以上，大量采用无头铆钉干涉配合技术，新型紧固件包括无头和冠头铆钉、钛环槽钉、高锁螺栓、锥形螺栓以及各种单面抽钉等，80%的铆接和100%的不可卸传剪螺栓连接均采用干涉配合，而且孔壁还要进行强化。波音民机的壁板机铆系统已达60%75%，麦道军机也已达17.5%，但是真正的全自动钻铆还需要解决工件定位和校平问题。近年来，铆接正向着机器人和包含机器人视觉系统

2、、大型龙门式机器人、专用柔性工艺装备、全自动钻铆机和坐标测量机组成的柔性自动化装配系统发展。如B767、B777采用了翼梁自动装配系统，提高效率14倍，费用降低90%，废品率降低50%。进一步的改进可使钻铆工具能够到达以前难以达到的部位。随着高性能飞机对铆接质量和可靠性要求的不断提高，一般的手工钻孔，铆接已越来越不能满足要求。采用自动化铆接技术不仅能提高装配效率，降低成本，改善劳动条件，而且能保证装配质量。1.2自动化铆接技术的应用 自动化铆接铆接适合于钢板。不锈钢板。铝板及非金属夹层的连接。用无铆钉连接的典型零件有:车顶窗、保险杠、排气管、油箱、制动器罩壳、车门、仪表框架、发动机支架、发动机

3、罩壳、车尾盖板、冷却器、座椅、摇窗机、消声器、冰箱门、洗衣机壳体、风机壳体、复印机机座、计算机壳体、牙医机外壳等等。 目前，自动钻铆技术已经在世界上所有的大飞机制造公司得到广泛运。以美国格鲁门NGCAD公司为例，在波音757尾段机身48段双曲度壁板壁板均采用了自动钻铆技术， 占了整个装配铆接工作量的85 。1.3自动化铆接技术的特点 1.连接点牢固可靠。 2.没有原料消耗和不需要辅助材料。 3.超越了金属材质局限和厚度局限。 4.可以形成圆点和巨型点连接。 5.连接区域没有热应力。 6.不会损伤工件表面的保护层。 7.不需要预先或事后处理，允许有夹层和多层连接。 8.工作环境好，没有灰尘毒烟排

4、放，没有噪音。 9.操作简单、消耗低、维修费少。 但是真正的全自动铆接还需要解决工件定位和校平的问题。近年来，铆接正向大型自动化装配系统发展。 2.自动化铆接技术的机理 自动钻铆技术是指在装配过程中自动完成装配件的定位，夹紧，钻孔，涂胶，送钉，铆接等工作。 自动钻铆机是利用冲压机设备和专用连接模具通过一个瞬间强高压加工过程，依据板件本身材料的冷挤压变形，形成一个具有一定抗拉和抗剪强度的无应力集中内部镶嵌圆点，即可将不同材质不同厚度的两层或多层板件连接起来。自动化铆接对板件表面无任何要求，连接点处板件表面原有的镀层、漆层不受损伤。连接过程自动化程度高，可单点或多点同时连接，能进行无损伤连接强度检

5、测及全过程自动监控，生产效率高。无铆钉连接技术是一种逐步取代传统落后连接工艺的新型连接方法。 图1.1自动化铆接过程 3.自动化铆接工艺流程3.1系统工作流程 1.根据任务的要求，做好工作准备，首先开机后对系统进行自检，包括检查机器人的工作模式和通讯连接设备，各传感器的连接检查，末端执行器和电主轴复位检查，各输油输气管道检查以及机器人工作空间安全检查，判断系统是否一切正常，不正常则排除故障，然后再返回自检模式下重新检测待一切正常后，进行下一步工作。 2.结合工装重构信息，机器人自身状态，机器人转站定位信息以及外环境状态，对整个系统工作参数进行配置。 3.机器人定位到原站进行复位，在控制系统中导

6、入测试程序，然后将机器人系统定位到测试区域进行试加工，并在加工完成后，检查加工质量，如不满足质量要求，则根据质量检测结果，修正加工参数，如满足质量要求，进行下一步。 4.导入离线加工程序，对程序进行预处理，如:词法，语法，超程，译码等工作，并在工件上打点测试代码运行。 5.正式运行程序，对加工定位点进行精度补偿，根据精度补偿后的定位点坐标进行机器人定位。 6.机器人调整到位后，末端执行器开始执行加工任务，包括加工，进给，制孔，钻孔，工位切换，铆接，涂胶，润滑，排屑等操作。 7.在线检查加工质量。 图1.2自动钻铆过程3.2自动钻铆工艺装备 自动铆接机的GEMCOR公司研制的8坐标，9坐标和压铆

7、力的全自动钻铆机，钻铆速度达到每分钟12-14个铆钉，压力达到23t。 自动钻铆机需与相应的托架系统配套，才能发挥自动钻铆技术的优势。托架系统主要用来进行装配件的定位和夹持，加大尺寸及复杂的架构，尤其是大型飞机机身和机翼壁板，双曲度壁板的自动钻铆，需要配备全自动托架系统以实现工件的自动定位和调平。外形较平直的中小尺寸的壁板，翼肋等结构大多配置手动，半自动托架系统。 目前用于钻铆的机器人有三种类型，即柔性轨道机器人，自主爬行机器人和工业机械臂，其中最为常见的是工业机械臂。常见的工业机械臂上安装一个末端执行器和视觉定位系统，就可以在空间进行打孔；自主爬行机器人是指在一些大型工件上自主爬行或者可以在

8、飞机表面爬行到一定位置吸附，经定位系统定位后，操作末端执行器进行打孔；柔性机器人由机器人，视觉定位系统，执行末端组成。 4.铆接质量检测 精密检测与测量技术是自动化铆接的核心之一。检测的方法主要有手工检测，离线检测和在线检测。手工检测利用塞规，极限量规，比较样板等标准测量具；离线检测利用三坐标测量机，视觉系统等；在线检测利用先进的传感器和检测技术，与系统高度集成化，可有效提高加工精度。 钻铆质量的检测主要包括：制孔法向，钻孔深度，各层材料厚度，制孔厚度，孔径，孔间接，孔排距等信息。ONCE(One sided cell end effect)系统的鼻头装置中，利用三个激光传感器组成集成法向传感

9、器，可对壁板法向进行测量反馈和实时法向找正；可选配标准孔探测器，利用标准两点式球头直接贴合产品，可进行孔径，孔度轮廓，钻孔深度反馈，夹层厚度轮廓反馈等检测，孔径精度可以达到+-0.03mm，钻孔深度精度可以达到+-0.02mm，可以检测0-90度的孔度轮廓。 德国宝捷的自动钻铆系统中，先通过网络，温度和负载的精度补偿提高机器人空间定位精度，再通过安装在末端执行器上的激光传感器加上机器人第三轴的摆动，用来测量临时铆钉，孔和边缘等几何特征，测量结果也用于坐标转换，以补偿实际产品的位置和方向。 洛克希德-马丁公司用大型龙门式钻铆系统对F-35飞机复合材料机翼壁板的钻铆。该系统它使用激光跟踪仪进行定位

10、，配合电磁马达和压力脚进行精密钻孔，满足F-35的气动和耐久性的要求。 瑞典隆德大学研究的机器人钻铆系统，应用激光跟踪仪与执行器上手持式探针结合，进行孔的精确定位。80年代中期后，这种以工作站为基础的CAD/CAM系统发展很快，其功能达到甚至超过小型机CAD/CAM系统。可以预见，这种系统将成为CAD/CAM系统的主流。这种系统的制造厂商只提供硬件和系统软件，而应用软件则由其它专门开发软件的公司研制和销售。近年来在我国市场上销售这类产品的公司有IBM公司、HP公司、SUN公司、DEC、公司、SGI公司等，产品的种类很多，各有特点。由于微型计算机的性能和价格比的提高，目前以PC386486为主机

11、的CAD/CAM系统不断增加。该系统的特点是容量小，处理速度慢，但价格十分便宜，应用软件丰富，便于学习和维护。另外还可以进入网络系统共享资源，并可以替代工作站完成一部分CAD/CAM作业，很适合中、小型企业和刚开始应用CAD/CAM技术的单位。我国在CAD/CAM技术方面的研究开始于70年代中期，当时主要是研究开发二维绘图软件，并利用绘图机输出二维图形。主要研究单位是高等学校。航空和造船工业是应用CAD/CAM技术较早的部门。80年代初，有些大型企业和设计院成套引进CAD/CAM系统（主要是Turnkey System）在此基础上进行开发和应用，取得了一定的成果。随着改革开放和发展商品经济的需

12、要，在80年代中后期，我国的CAD/CAM技术有了较大的发展，而且CAD/CAM技术的优点被越来越多的人所注意。进入90年代后，各工业部门普遍提出了开发CAD/CAM技术的计划，主要表现在以下几个方面：部分单位已较好地应用CAD/CAM技术，提高设计质量，取得了经济效益；CAD/CAM技术的理论和软件开发进行了大量的研究，并取得了成果（如清华大学、浙江大学、西北工业大学、北京航空航天大学、中科院计算所等）。进入90年代后，国家科委、各工业部门都十分重视CAD/CAM技术的发展，并有计划、有步骤地在全国各地CAD/CAM培训基地，对有关人员CAD/CAM技术方面的培训，以提高有关人员CAD/CAM素质。与此同时，有些工业部门还对所属单位提出应用CAD/CAM技术的具体要求。【精品文档】第 7 页