新型五坐标混联动力头设计理论与关键技术研究

飞机制造业是拉动国民经济快速增长、保持国家军事威慑力与国际影响力的战略性产业。航空铝合金整体结构件具有结构复杂、薄壁易变形、金属切除率高等特点，必须采用大型五轴联动高速加工装备制造。目前，国产装备的结构技术、工件规格与加工效率等均与国际先进水平存在阶段性差距。面向飞机制造业重大需求，本项目拟深入研究一类基于多坐标混联动力头的高速数控加工装备的设计理论，内容涉及多坐标混联动力头拓扑结构创新、运动学设计、静刚度设计、动态设计，以及基于该类动力头的大型结构件高效加工装备整体布局设计等。同时，以具有我国自主知识产权的五坐标混联动力头Tricept-IV为典型对象，攻克样机建造与性能检测关键技术，进而为开发国产整体铝合金结构件高效加工装备奠定理论与技术基础。上述工作对促进机器人机构学基础理论研究，引领我国原创技术工程应用，支撑国家飞机制造业发展，均具有十分重要的意义。

飞机制造业是拉动国民经济快速增长、保持国家军事威慑力与国际影响力的战略性产业。航空铝合金整体结构件具有结构复杂、薄壁易变形、金属切除率高等特点，必须采用大型五轴联动高速加工装备制造。目前，国产装备的结构技术、工件规格与加工效率等均与国际先进水平存在阶段性差距。面向国家飞机制造业的重要需求，本项目系统研究了一种新型五坐标混联动力头的设计理论与方法，内容涉及机械结构创新设计、运动学设计、静刚度设计、弹性动力学设计、精度分析，以及基于该新型五坐标混联动力头的大型结构件高效加工单元的整体布局设计等。在此基础上，深入研究了物理样机建造、数控系统开发、运动学标定、静/动态性能测试等核心关键技术，并研制成功新型五坐标混联动力头原型样机1台，经检测综合性能优良。本项目研究工作，为开发具有自主知识产权的大型铝合金整体结构件高效加工装备，奠定了理论与技术基础。在项目执行年限内，在ASME Trans. Journal of Mechanisms and Robotics、Robotics and Computer- Integrated Manufacturing、中国科学、Chinese Journal of Aeronautics等国内外期刊及会议上发表（含录用）学术论文18篇，现已被SCIE/EI/ISTP检索14篇次；提出了6种新型少自由度并/混联构型装备，均已申请国家发明专利，其中2项已授权；培养博士研究生2名、硕士研究生7名、博士后1名、青年教师2名。此外，本项目主要研究成员获得省部级科技奖励（一等奖）1项。