6R机械臂加工薄壁件振动抑制研究

作     者：白玉龙 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆国栋

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：6R机械臂 薄壁件加工 振动抑制 刚度椭球 加工参数优选 输入成型器 

摘      要：薄壁件由于重量轻,强度高,整体性能优越,已逐渐应用于各类工程领域。传统薄壁件加工主要以数控机床为主。而相较于数控机床,串联机械臂具有较大的工作空间,工件夹持容易实现,价格相对便宜等优点。于是本文将用机械臂加工薄壁件,并主要针对在加工过程中易于出现振动的问题,提出了三种抑制加工振动的方法以提高薄壁件的加工的质量。同时通过大量实验和仿真对上述方法的可行性及效果进行验证。论文的主要内容如下。提出了面向机械臂振动抑制的加工参数优选方法。加工参数包括磨削深度,进给速度,磨刀直径,磨刀转速等。通过大量的单因素对比实验,以平均振幅为评价指标,得出各因素与加工振动之间的关系。同时设计一系列验证实验,对上述结果进行论证,并归纳出加工参数优选的方法。提出了面向机械臂振动抑制的加工刚度优选方法。机械臂加工刚度是姿态的函数。选取几组合理的加工姿态,以刚度椭球模型作为刚度评价指标对其刚度进行评价。设计几组验证实验,验证机械臂加工刚度与振动的关系,并开发机械臂加工刚度优选模块使刚度优选一键实现。提出了面向机械臂主动振动抑制的输入成型器设计方法。输入成型器作为一种前馈控制方法广泛的应用于扰性结构的振动抑制。输入成型器种类繁多,各类型输入成型器的适用场景和抑制效果也不相同。根据机械臂的模态频率设计ZV、ZVD、ZVDD、EI四种输入成型器,并通过仿真模拟以输入成型器鲁棒性及抑制效果作为评价指标,优选出最适于机械臂加工薄壁件系统的EI输入成型器。最后应用“加工参数优选、“加工刚度优选、“输入成型器三种振动抑制方法设计综合实验,并以加工铝制薄片为例,详细说明抑制振动的过程以及振动抑制效果。