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1、航空發(fā)動機機匣機器人磨拋系統(tǒng)技術方案 摘要 摘要：航空發(fā)動機機匣零件結構復雜，自動化拋磨工藝一直難以實現(xiàn)。今天，國內工業(yè)機器人技術、數(shù)字化制造技術、自動化控制技術等先進制造技術不斷發(fā)展，已具備實施航空發(fā)動機 　　摘要：航空發(fā)動機機匣零件結構復雜，自動化拋磨工藝一直難以實現(xiàn)。今天，國內工業(yè)機器人技術、數(shù)字化制造技術、自動化控制技術等先進制造技術不斷發(fā)展，已具備實施航空發(fā)動機機匣自動化磨拋技術的軟、硬件條件，通過科學、合理的集成和規(guī)劃，可以形成一種可實用的自動化磨拋系統(tǒng)初步技術方案。本文從典型機匣零件磨拋工藝路線入題，從實現(xiàn)工藝過程的角度，結合工藝、生產條件、自動化、安

2、全生產等方面需求，系統(tǒng)描述了可實現(xiàn)航空發(fā)動機機匣零件的機器人磨拋系統(tǒng)的技術方案。 　　關鍵詞：航空發(fā)動機;機匣;磨拋;機器人。 　　1 系統(tǒng)功能和構成 　　1.1 系統(tǒng)功能航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)，主要用于去除機匣零件表面毛刺、飛邊，以及拋修流道表面。系統(tǒng)可支持 MES 功能接口。 　　1.2 系統(tǒng)配置本系統(tǒng)由工業(yè)機器人、旋轉工作臺、工具系統(tǒng)、除塵裝置、在線/離線編程軟件、電氣及控制系統(tǒng)、激光視覺定位跟蹤及檢測系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)等部分組成。虛擬布局模型如圖 1 所示。 　　1.3 動力、環(huán)境條件工作環(huán)境：氣溫 5℃～45℃，

3、相對濕度小于 90%。供電條件：AC380V，50Hz。壓縮空氣：油水分離過的干燥空氣，0.45～0.65Mpa，流量 Qmin=1000L/min。 　　2 主要工藝流程 　　航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)的運轉以自動化加工為主，主要工藝流程如圖 2 所示。在執(zhí)行機匣拋磨工序過程中，對于單體機匣工件，其拋磨工序可以分成四個主要步驟：(1)人工將機匣固定至旋轉工件臺上。(2)安裝在機器人末端的三維掃描儀先進行磨拋前的掃描定位，通過在線監(jiān)測與校準技術，檢測實際工件外型曲面與離線磨拋程序中運動軌跡的偏差，并通過軟件系統(tǒng)自動進行關鍵位置測量，利用測量結果自動計算并校準離線程序運

4、動軌跡，控制磨拋工具調整至正確的工作姿態(tài)，機器人帶動磨拋工具并跟轉臺隨動完成一端的磨拋作業(yè)。 　　3 技術方案說明 　　3.1 總體方案說明航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)采用先進的機器人柔性加工技術，以磨拋工具為核心，以工業(yè)機器人及與機器人同步的旋轉工件臺為載體，實現(xiàn)航空發(fā)動機機匣表面的自動磨拋加工。系統(tǒng)由工業(yè)機器人、旋轉工作臺、工具系統(tǒng)、除塵裝置、在線/離線編程軟件、電氣及控制系統(tǒng)、激光視覺定位跟蹤及檢測系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)等部分組成，布局為單機器人單工位(可根據(jù)生產需求調整至雙工位，旋轉工作臺布置在機器人兩側，可進行交替作業(yè))。機器人法蘭連接處加裝力控制裝置，通過控制系

5、統(tǒng)實時調整機械臂施加在工件表面的力，實現(xiàn)氣動緩沖方式浮動打磨，保證型面磨拋質量。在加工過程中，除塵裝置可有效控制粉塵。系統(tǒng)設安全圍欄、安全鎖，機器人工作時禁止人員入內。當安全鎖被打開時，機器人系統(tǒng)停機防止意外發(fā)生。機器人自身各關機電機具有過載保護功能，當發(fā)生碰撞時會急停，防止損壞設備。系統(tǒng)配備緊急停止按鍵，當有異常發(fā)生時，可以隨時緊急停止。 　　3.2 主要設備說明 　　3.2.1 ABB機器人本系統(tǒng)采用 ABB 公司 IRB6700 型 6 軸工業(yè)機器人。每個軸臂均采用輕質堅固的材料結構，各軸動力傳遞平穩(wěn)，軸驅動均為交流伺服電機驅動，任何一個軸都具有軟、硬兩種限位裝置

6、，機械軸應有自動平衡能力，1～6 軸應具備平衡和自鎖能力，保證在斷電或其他意外停機時不因自重而失控，同時設置手動釋放鍵解除自鎖以便于操作[1]。機器人各關節(jié)靈活性強，可以保證其最大的工作范圍和最佳的作業(yè)角度，避免電纜、管線和機器人臂的纏繞[2]。防塵防水等級為 IP65。機器人在轉臂動作時，具有碰觸保護功能，以防碰傷物件和人員。 　　3.2.2 旋轉工作臺旋轉工件臺經過優(yōu)化設計后無需特殊防護，可滿足打磨工作環(huán)境。作為機器人外部軸，其轉動可與機器人運動進行聯(lián)動，使機器人整個磨拋運動軌跡平滑、連續(xù)，極大地提高加工質量。旋轉精度高，通過伺服電機、減速器控制動力及啟停。 　　3

7、.2.3工具系統(tǒng)磨拋工具系統(tǒng)由電主軸附件頭及不同的工具(刀具)組成，通過連接法蘭安裝至機器人末端。該裝置上設有三維掃描儀，可在加工前完成工件定位校準、尋位及過程跟蹤功能。采用變頻器控制電主軸的轉速，可任意調整適合工況的轉速;氣動緩沖方式，緩沖壓力范圍可調;精密調壓閥，緩沖壓力可根據(jù)實際使用工況進行調整;緩沖壓力波動范圍很小，可保證切削力近似恒定不變，在加工機匣內壁時采用電主軸加直角角度頭安裝千葉片或磨片進行每部磨拋。工具系統(tǒng)可通過調整壓力、進給速度、轉速等參數(shù)及優(yōu)化耗材，保證磨拋質量。 　　4 結語 　　本系統(tǒng)方案可解決航空發(fā)動機機匣制造領域的磨拋工藝自動化難題，開辟了航空裝備先進制造的新技術方向，大大提高了國內裝備制造業(yè)的技術水平，將創(chuàng)造巨大的經濟效益及社會效益。 　　參考文獻 　　[1]郭紀斌.國產工業(yè)機器人現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究[J].中國科技縱橫.2015(10):206-206 　　[2]曹文祥,馮雪梅.工業(yè)機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機械制造.2011.49(2):41-43 　　航空發(fā)動機機匣機器人磨拋系統(tǒng)技術方案相關參考瑞安航空經營模式的數(shù)據(jù)解析