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基于MBD的飞机钻铆机器人离线编程技术研究

2019/3/30    来源:航空制造技术    作者:彭江涛  谭红  石章虎  曾德标  曾超      
关键字:MBD  钻铆机器人  离线编程  
为了提高飞机钻铆机器人离线编程的效率和质量,本文研究了基于MBD的飞机钻铆机器人离线编程技术。

    随着机器人技术的不断发展,工业机器人的离线编程技术显得愈发重要。国外离线编程技术发展较早,已经有商业化的离线编程软件产品,目前市面上比较主流的产品有瑞典ABB公司的RobotStudio、德国KUKA公司的RobotMaster、日本Funac公司的RoboGuide、MotoMan公司的MotoSim、美国Teenomatix公司的RobCAD等。国内很多高校对离线编程技术也开展了大量的研究,在机器人焊接、机器人切割、机器人喷涂和机器人打磨等领域研究并开发了许多机器人离线编程系统。

    在飞机钻铆机器人离线编程领域,浙江大学柯映林等、南京航空航天大学田威等、北京航空航天大学毕树生等对此进行了深入研究。目前国内开发的钻铆机器人离线编程软件专用性较强,一般针对各自研发的飞机钻铆机器人配套开发相应的离线编程系统,而且离线编程的自动化和智能化程度不够高、操作不方便、离线编程效率较低。

    为了提高飞机钻铆机器人离线编程的效率和质量,本文研究了基于MBD的飞机钻铆机器人离线编程技术。

钻铆MBD模型

    MBD(Model Based Definition)即基于模型的定义,它用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息,在三维实体模型中包含了产品尺寸、公差等制造信息,使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据。目前我国在新一代飞机设计中已采用了MBD技术,但没有完全包含机器人制孔加工所需的全部工艺信息,也没有考虑机器人制孔的特殊性。本文依据机器人制孔的特殊要求创建了钻铆MBD模型。

    达索公司的CATIA软件是我国航空工业飞机设计制造的通用软件,因此钻铆MBD模型基于CATIA的数据格式定义。由于飞机部件由许多零件组成,飞机部件的CATIA装配件数模(CATProduct格式)包含多个零件的数模(CATPart格式)。

    为了提高钻铆MBD模型的建模效率以及钻铆工艺信息的提取效率,钻铆MBD模型在装配件数模中单独设置一个零件数模来定义钻铆工艺信息,钻铆工艺信息在该零件数模中采用树状表达形式,工艺信息分层次、分组定义。

钻铆工艺信息树

图1 钻铆工艺信息树

    如图1所示,在该零件数模的机械连接信息数据集下设置连接(Joints)数据集,存放钻铆工艺信息。在连接数据集下按照钻铆孔位所在的零件分类设置相应的零件数据集,数据集名称为零件名。零件数据集中的所有钻铆孔位均在该零件上。在零件数据集下按照紧固件规格分类设置相应的紧固件集合数据集。紧固件集合数据集中所有钻铆孔位的全部工艺信息完全一致。

紧固件集合信息

图2 紧固件集合信息

    紧固件集合数据集中包含的钻铆工艺信息有:该组紧固件所连接的零件、材料的叠层信息、紧固件连接是否需要密封、材料是否需要冷挤压以及紧固件的规格、数量、类型、配合方式、安装位置和法向等工艺信息,如图2所示。

责任编辑:杨培
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