压气机扇形组件装配点焊技术研究

• 作 者: 高绍峰
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 扇形组件 装配夹具 轨迹规划 装配点焊

扇形组件的装配点焊是压气机制造过程中的重要工艺之一,装配点焊质量对压气机整体的可靠性、寿命、空气动力学性能具有重要影响。目前,整个装配工艺具备明显的经验性、试验性特点,主要依赖操作人员手工完成,难以保证高质量、高精度、高重现性制造。针对该问题,本文对压气机扇形组件自动装配点焊所涉及的几个关键技术进行了研究,具体内容如下:(1)扇形组件装配夹具的结构设计。首先根据扇形组件的生产技术要求确定出定位与夹紧方案,完成装配夹具各零部件的设计,确定出装配夹具的结构。然后对装配夹具的结构进行验证,利用SolidWorks验证所设计的装配夹具无干涉情况,并通过3D打印技术完成装配夹具模型的制造,进一步论证装配夹具的功能性和可操作性。最后对装配夹具进行静力学分析,完成装配夹具的夹紧力估算,根据楔的工作原理推导出螺杆的夹紧力,在SolidWorks Simulation中完成装配夹具的变形分析,变形结果满足扇形组件的装配要求。装配夹具可以保证叶片不会从外环叶型孔处滑出,给扇形组件的点焊位置留出足够的操作空间,为实现自动点焊提供了条件。(2)确定点焊机器人型号并完成运动学分析计算。首先根据选型的机器人结构尺寸建立了6轴关节型机器人无关节角偏移的D-H模型。然后完成点焊机器人的正、逆运动学分析计算,为机器人的轨迹规划做了准备。最后在MATLAB中建立点焊机器人的仿真模型,并完成机器人的正、逆运动学仿真,仿真结果和运动学分析计算结果一致。利用蒙特卡罗方法在MATLAB中求解出点焊机器人的运动空间,证明仿真模型建立的正确性。(3)扇形组件装配点焊设备的设计及点焊轨迹的规划。首先设计了装配点焊设备的结构方案和控制方案。装配夹具完成扇形组件的装配,传送平台负责装配夹具在上料工位和点焊工位的往返传送,点焊机器人进行扇形组件的自动点焊。设备的控制采用上位机-主控制器的控制模式。然后结合夹具的有限元分析结果对装配夹具的结构进行优化,确定出装配夹具的最终结构,并完成传送平台的设计,在SolidWorks中建立装配点焊设备的整体结构。最后利用五次多项式插值函数完成点焊位置运动轨迹的规划,并对轨迹规划进行仿真,仿真结果表明规划好的机器人运动轨迹连续且平稳,满足扇形组件的点焊需求。