机器人自动化制孔系统 被引量：25

1

作者 毕运波 李永超 +4 位作者 顾金伟 郭英杰 闻立波 汪少斌 黄红 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1427-1433,共7页

为了实现飞机装配中高质量、高效率的自动化柔性制孔,架构一套集成激光测量技术、计算机控制技术、离线编程技术和机器人技术的自动化制孔系统.在自动化制孔过程中,孔位法向向量可以根据产品模型直接获取,但是飞机部件的实际外形和理论... 为了实现飞机装配中高质量、高效率的自动化柔性制孔,架构一套集成激光测量技术、计算机控制技术、离线编程技术和机器人技术的自动化制孔系统.在自动化制孔过程中,孔位法向向量可以根据产品模型直接获取,但是飞机部件的实际外形和理论外形存在一定的偏差.为了减少制孔偏差,提出一种基于4个激光位移传感器的法向偏差修正技术.通过标定获得激光位移传感器的零点位置和激光方向,再根据传感器的测量值计算得到加工表面的实际法矢方向,通过调整机器人姿态实现孔位法向偏差的修正.试验结果表明,该系统的制孔效率为6孔/min,法向精度优于0.5°,大幅提高飞机部件的制孔效率和装配质量. 展开更多

关键词 机器人技术 自动化制孔 激光测量技术 法向修正

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航空铝合金薄壁件加工变形有限元仿真与分析 被引量：57

2

作者 毕运波 柯映林 董辉跃 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期397-402,共6页

综合考虑薄壁件粗精加工工序,建立了薄壁件铣削加工全过程三维有限元模型,系统地研究了残余应力施加、切削力建模及动态加载、材料去除等加工过程建模所涉及的关键技术.通过自行构建的加工仿真平台,对处在不同毛坯初始残余应力分布情况... 综合考虑薄壁件粗精加工工序,建立了薄壁件铣削加工全过程三维有限元模型,系统地研究了残余应力施加、切削力建模及动态加载、材料去除等加工过程建模所涉及的关键技术.通过自行构建的加工仿真平台,对处在不同毛坯初始残余应力分布情况下的薄壁件分别进行了加工过程模拟.仿真结果表明,加工过程中残余应力对切削力引起的薄壁件加工变形具有重要影响,较大的初始残余应力导致薄壁件侧壁首末自由端附近产生加工变形波动,容易引起或加剧切削振动,严重影响其加工精度及表面质量. 展开更多

关键词 薄壁件 加工变形 残余应力 加工过程仿真

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基于视觉测量的沉头孔垂直度检测方法 被引量：16

3

作者 毕运波 徐超 +1 位作者 樊新田 严伟苗 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期312-318,共7页

为了提高沉头孔垂直度检测精度,实现检测过程自动化,提出一种基于视觉测量的沉头孔垂直度检测方法.该方法通过建立沉头孔平行投影数学计算模型,将三维空间测量问题转换为二维平面测量问题.为减小视觉测量过程中因透视投影产生的计算误差... 为了提高沉头孔垂直度检测精度,实现检测过程自动化,提出一种基于视觉测量的沉头孔垂直度检测方法.该方法通过建立沉头孔平行投影数学计算模型,将三维空间测量问题转换为二维平面测量问题.为减小视觉测量过程中因透视投影产生的计算误差,应用透视几何原理修正计算模型,通过牛顿法求解该模型,分析模型计算精度与窝深、物距之间的关系.最后进行了机器人自动化制孔与视觉测量实验,结果表明,采用该方法所得沉头孔垂直度的平均视觉测量误差约为0.03°. 展开更多

关键词 垂直度 视觉测量 沉头孔 透视投影

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环形轨自动化制孔系统孔位修正方法 被引量：8

4

作者 毕运波 涂国娇 +2 位作者 方伟 沈立恒 李汝鹏 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1863-1869,共7页

为了满足大型飞机机身段壁板对接面区域的高质量制孔要求,提出基于六轴联动环形轨自动化制孔系统的孔位修正方法.该方法采用激光位移传感器以非接触测量的方式测量并求解得到基准孔的法矢,结合视觉测量系统获取的基准孔孔位误差,通过插... 为了满足大型飞机机身段壁板对接面区域的高质量制孔要求,提出基于六轴联动环形轨自动化制孔系统的孔位修正方法.该方法采用激光位移传感器以非接触测量的方式测量并求解得到基准孔的法矢,结合视觉测量系统获取的基准孔孔位误差,通过插值Coons曲面方法计算待加工孔的孔位误差向量,并补偿至理论坐标,实现孔位修正.利用筒状飞机机身壁板模型对该方法进行验证.结果表明,与双线性插补方法相比,该方法综合考虑了壁板外形表面曲率变化因素,孔位修正精度较高,保证了机身段壁板对接区域制孔的几何精度要求. 展开更多

关键词 环形轨自动化制孔系统 激光位移传感器 法矢 COONS曲面 孔位修正

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扫掠体六面体网格生成算法研究 被引量：10

5

作者 毕运波 柯映林 董辉跃 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期727-731,共5页

为了提高网格最终生成质量,内部节点定位是采用扫掠法生成六面体网格过程中的关键一步.在研究复杂扫掠体六面体网格生成算法过程中,提出了一种基于4D Shepard插值的内部节点定位新算法,该算法分别计算源面和目标面网格的边界节点到每个... 为了提高网格最终生成质量,内部节点定位是采用扫掠法生成六面体网格过程中的关键一步.在研究复杂扫掠体六面体网格生成算法过程中,提出了一种基于4D Shepard插值的内部节点定位新算法,该算法分别计算源面和目标面网格的边界节点到每个中间层对应边界节点的矢量,通过Shepard方法插值这些矢量,计算得到分别对应于源面和目标面的中间层内部节点,再线性插值两组内部节点,得到当前中间层的最终内部节点.实例表明,该算法快速、稳定、可靠,可处理大量复杂212维实体六面体网格生成问题. 展开更多

关键词 网格生成 六面体网格 扫掠法 内部节点定位

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面向螺旋铣制孔过程的压脚压紧力优化 被引量：4

6

作者 毕运波 李夏 +3 位作者 严伟苗 沈立恒 朱宇 方伟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期102-110,172,共10页

为了优化机器人螺旋铣制孔过程中末端执行器的压脚压紧力取值,提高末端执行器与工件的接触刚度,消除压紧力取值对加工孔的孔径精度、表面粗糙度、孔位偏差等的影响,采用解析法确定压紧力取值的许用范围.通过建立螺旋铣制孔过程有限元仿... 为了优化机器人螺旋铣制孔过程中末端执行器的压脚压紧力取值,提高末端执行器与工件的接触刚度,消除压紧力取值对加工孔的孔径精度、表面粗糙度、孔位偏差等的影响,采用解析法确定压紧力取值的许用范围.通过建立螺旋铣制孔过程有限元仿真模型,研究许用范围内不同压紧力对加工孔质量的影响,给出压脚压紧力的最优值.通过制孔实验对比分析不同压紧力下的加工孔质量,实验结果表明,在优化后的压脚压紧力作用下,加工孔的圆柱度可以有效控制在0.013mm以内,孔的内壁表面粗糙度可以提升至1.6μm以内. 展开更多

关键词 螺旋铣 压脚装置 末端执行器 压紧力 有限元分析(FEA)

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基于物理学的铣削过程仿真关键技术 被引量：2

7

作者 毕运波 柯映林 +1 位作者 成群林 董辉跃 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期541-546,共6页

为了预测零件加工变形,基于铣削加工有限元理论,构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境,研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动,系统自动检测刀具和工件毛坯网格... 为了预测零件加工变形,基于铣削加工有限元理论,构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境,研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动,系统自动检测刀具和工件毛坯网格相交的区域,通过网格自适应求精、粗化和删除以及有限元分析计算,模拟真实的铣削加工过程.该仿真环境可综合考虑加工参数、刀具路径等因素对零件加工变形的影响,优化加工工艺,保证加工精度. 展开更多

关键词 铣削加工 数值模拟 有限元 网格自适应

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飞机叠层结构预联接工艺优化 被引量：2

8

作者 毕运波 吴原骅 +3 位作者 朱伟东 沈立恒 黄稳 朱宇 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2040-2046,共7页

为有效消除叠层件之间由于制造误差、定位误差、钻削力等因素产生的初始间隙和制孔间隙,提出预联接工艺优化方法,预联接件的紧固作用可有效消除叠层间隙,抑制毛刺生长.通过建立蒙皮和边梁之间的预联接有限元简化模型,在不考虑压紧力的... 为有效消除叠层件之间由于制造误差、定位误差、钻削力等因素产生的初始间隙和制孔间隙,提出预联接工艺优化方法,预联接件的紧固作用可有效消除叠层间隙,抑制毛刺生长.通过建立蒙皮和边梁之间的预联接有限元简化模型,在不考虑压紧力的情况下,研究不同预联接件数量、安装位置以及预紧力条件下的叠层残余间隙和制孔间隙,给出最优预联接工艺方案,通过机器人自动化制孔系统进行实验,验证了该优化方案的正确性和有效性.实验结果表明,随着预紧力的增大,叠层毛刺尺寸先明显减小后小幅增大,较优的预联接件数量和安装位置可优化叠层件的接触刚度,有效减小毛刺尺寸. 展开更多

关键词 叠层件 预联接件 安装位置 预紧力 残余间隙 制孔间隙

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航空整体结构件铣削加工变形预测研究 被引量：18

9

作者 成群林 柯映林 +2 位作者 董辉跃 毕运波 黄志刚 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期799-803,共5页

为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为,提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法,阐述了接力计算的基本原理,设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统,通过将零件加工工艺信... 为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为,提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法,阐述了接力计算的基本原理,设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统,通过将零件加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息,采用有限元模型对整体框结构零件进行了铣削加工全过程数值模拟.模拟综合考虑了材料毛坯内初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.通过铣削加工实验验证了建立的有限元模型的正确性.研究结果表明,基于接力计算的数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法,可正确预测零件加工变形. 展开更多

关键词 整体结构件 加工变形 接力计算 数值模拟

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航空钛合金高速切削有限元建模 被引量：13

10

作者 吴红兵 贾志欣 +2 位作者 刘刚 毕运波 董辉跃 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期982-987,共6页

为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析... 为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析对钛合金Ti6Al4V的加工过程进行正交切削有限元模拟.通过对2种模型获得的应力分布、温度分布、切削力曲线进行分析,以及将2种模型获得的锯齿状切屑与实际切屑形状进行对比,证明了绝热剪切是导致高速切削钛合金生成锯齿状切屑的原因. 展开更多

关键词 TI6AL4V 高速切削 有限元模拟 锯齿状切屑 绝热剪切

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航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟 被引量：9

11

作者 吴红兵 柯映林 +2 位作者 刘刚 成群林 毕运波 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期234-238,共5页

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050-T7451进行了高速铣削加工数值模拟... 针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050-T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化. 展开更多

关键词 铝合金 数值模拟 切削力 切削层 切削温度

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基于扰动观测器的电动负载模拟器控制系统设计 被引量：19

12

作者 方强 马杰 +1 位作者 毕运波 刘伟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1958-1964,共7页

针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,... 针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,通过控制结构等价变换,采用H∞混合灵敏度方法设计内回路扰动观测器.外回路设计以拓展力矩加载频带为性能权函数设计控制器.对某型电动负载模拟器控制系统的设计和调试结果表明,在最大加载力矩为50 N.m时,电动负载模拟器动态加载平坦段最高频率达到15 Hz,静态加载精度小于0.1 N.m. 展开更多

关键词 扰动观测器 负载模拟器 力矩伺服 混合灵敏度

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避免强迫装配和提升效率的预连接工艺规划 被引量：2

13

作者 曲巍崴 唐伟 +2 位作者 毕运波 李少波 罗水均 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1561-1569,共9页

为了解决传统预连接工艺理论依据缺乏、强迫装配经常存在、效率差异显著的问题,提出一种避免强迫装配和提升效率的预连接工艺规划模型.以引起强迫装配的零件配合面不匹配误差和生产资源调度路径为约束,将壁板划分为若干个相互联系的典... 为了解决传统预连接工艺理论依据缺乏、强迫装配经常存在、效率差异显著的问题,提出一种避免强迫装配和提升效率的预连接工艺规划模型.以引起强迫装配的零件配合面不匹配误差和生产资源调度路径为约束,将壁板划分为若干个相互联系的典型单元,联合构建典型单元之间的关联工艺子模型和典型单元内部工艺子模型.通过一个大型壁板预连接实例验证了该模型的有效性.结果表明:该模型不但有效避免了零件配合面不匹配误差引起的强迫装配,而且给出了提高生产资源调度效率的方法,优化后的调度效率相对于初值提升了29%,预连接数量减少了25%,这为预连接规范操作提供了理论依据. 展开更多

关键词 壁板 典型单元 预连接 不匹配误差 生产资源

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飞机确定性装配技术及应用 被引量：5

14

作者 张永亮 姜杰凤 毕运波 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第18期38-45,62,共9页

确定性装配采用零件间特征自定位的方式,减少专用型架和夹具的使用,避免加垫、修配和配钻工作,逐渐被应用于飞机装配中。随着飞机复合材料整体构件的广泛应用,全尺寸确定性装配技术得到进一步发展和试验应用。本文综述了飞机确定性装配... 确定性装配采用零件间特征自定位的方式,减少专用型架和夹具的使用,避免加垫、修配和配钻工作,逐渐被应用于飞机装配中。随着飞机复合材料整体构件的广泛应用,全尺寸确定性装配技术得到进一步发展和试验应用。本文综述了飞机确定性装配技术的国外应用发展和国内研究应用现状;总结了飞机确定性装配所需的关键技术,包括基于模型定义(Model-based definition,MBD)的智能加工技术、基于数字孪生的装配工艺优化、偏差估计与统计分析及智能化柔性工装技术;最后,针对型号飞机复合材料壁板装配,提出了全尺寸确定性装配的技术方案。 展开更多

关键词 确定性装配 全尺寸确定性装配 数字孪生 统计分析 柔性工装

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C/SiC陶瓷基复合材料旋转超声制孔工艺研究 被引量：2

15

作者 陈少帅 顾钒 +3 位作者 朱垠燃 郭英杰 毕运波 董辉跃 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第18期63-70,共8页

针对C/SiC陶瓷基复合材料硬度高、难加工的特点,研究了机器人旋转超声制孔工艺优化策略。采用基于出口撕裂面积的缺陷评估方法,分析了陶瓷基复合材料制孔缺陷;通过正交试验研究了主轴转速、进给速度、超声振幅等工艺参数对制孔质量和孔... 针对C/SiC陶瓷基复合材料硬度高、难加工的特点,研究了机器人旋转超声制孔工艺优化策略。采用基于出口撕裂面积的缺陷评估方法,分析了陶瓷基复合材料制孔缺陷;通过正交试验研究了主轴转速、进给速度、超声振幅等工艺参数对制孔质量和孔径精度的影响规律,并利用方差分析和极差分析方法确定了最优工艺参数;基于此工艺参数,开展了刀具磨损试验。结果表明,对于厚度为8 mm的C/SiC陶瓷基复合材料叠层试板,钎焊金刚石套料钻可以稳定制40个孔,孔径精度达H9,撕裂面积因子在0.2以内;最后综合考虑制孔质量与效率要求,提出了先快后慢分段切削的工艺策略,在保证制孔质量的同时提高了制孔效率。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 旋转超声加工 机器人 工艺参数 缺陷分析

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Z-pin增强复合材料冲击性能及损伤容限研究进展

16

作者 史建猛 杜金波 +1 位作者 张皓为 毕运波 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1073-1078,共6页

本文总结了碳纤维复合材料Z-pin增强的联桥机制、Z-pin植入产生的面内纤维屈曲效应以及富树脂区的形成,重点分析了Z-pin植入密度、直径、植入角度及不同复合材料层合板厚度和铺层对冲击性能和冲击后剩余力学性能的影响。研究表明:Z-pin... 本文总结了碳纤维复合材料Z-pin增强的联桥机制、Z-pin植入产生的面内纤维屈曲效应以及富树脂区的形成,重点分析了Z-pin植入密度、直径、植入角度及不同复合材料层合板厚度和铺层对冲击性能和冲击后剩余力学性能的影响。研究表明:Z-pin在较低冲击能量下对冲击阻抗的影响不明显;Z-pin对于分层损伤起始影响不大;Z-pin的存在会提高中等厚度(4.5 mm)板抗分层性能;Z-pin并不会改变冲后压缩试验的失效形式,在一定冲击能量范围内Z-pin会极大地提高剩余压缩强度;试件在低速冲击表面不可见损伤情况下,Z-pin对复合材料疲劳性能基本没有影响;在较高冲击能量下Z-pin体积分数越高,疲劳性能增益效果越明显。 展开更多

关键词 复合材料 Z-PIN 冲击阻抗 损伤容限

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