采用自動(dòng)鉆鉚技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)壁板的制孔與鉚接是提高飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率的有效途徑[1]. 自20世紀(jì)50年代起源，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，自動(dòng)鉆鉚設(shè)備已能自動(dòng)完成定位、制孔、锪窩、送釘、插釘、鉚接及檢測(cè)等一系列工序，已是*航空制造中*的重要裝備。

國(guó)外對(duì)自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的研究起步較早，西方航空工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)擁有成熟的自動(dòng)鉆鉚設(shè)備，例如德國(guó)BROTJE公司的MPAC自動(dòng)鉆鉚機(jī)、美國(guó)EI公司的E4000系列自動(dòng)鉆鉚機(jī)等[3-4].中國(guó)早在20世紀(jì)70年代初就嘗試研制自動(dòng)鉆鉚設(shè)備，但由于當(dāng)時(shí)工業(yè)技術(shù)落后，自動(dòng)鉆鉚設(shè)備未能研制成功. 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大航空制造廠在引進(jìn)國(guó)外自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的同時(shí)，加強(qiáng)了與國(guó)內(nèi)科研院所的合作，成功研發(fā)出一些較為*的自動(dòng)鉆鉚設(shè)備，例如西飛研發(fā)的基于E7000型自動(dòng)鉆鉚設(shè)備的柔性裝配托架，成飛研發(fā)的塔式五軸數(shù)控鉆鉚系統(tǒng)。

自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)在實(shí)際鉚接時(shí)受到大載荷的循環(huán)施加，鉆鉚系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)一定的彈性形變，導(dǎo)致加工精度下降. 自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)需要具有較強(qiáng)的剛度以抵抗這種彈性形變，這就需要定量地分析鉆鉚系統(tǒng)末端的變形，研究其末端剛度，為其后的控制反饋提供一定的數(shù)據(jù)支持. Kim等[8]研究了多體系統(tǒng)中工作空間內(nèi)的剛度矩陣、Salgado等[9]將機(jī)床刀具、夾具、壓緊機(jī)構(gòu)等機(jī)床部件的剛度矩陣合成為系統(tǒng)整體剛度矩陣加以分析、閆蓉等[10]提出了一種多軸加工系統(tǒng)剛度場(chǎng)半解析方法，用以分析工作空間中的剛度特性分布規(guī)律、Gao等[11]通過(guò)解析法建立了機(jī)床工作空間內(nèi)的剛度模型，并利用該模型對(duì)不同位姿下的加工誤差進(jìn)行了分析、吳石等[12]利用多體小變形理論建立了機(jī)床的綜合剛度模型，并通過(guò)力橢球分析了加工各要素對(duì)加工系統(tǒng)綜合剛度性能的影響.

以往對(duì)機(jī)床剛度的研究大多采用多體運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法進(jìn)行分析，很少全面地考慮機(jī)床變形的所有來(lái)源、對(duì)于本研究臥式雙機(jī)聯(lián)合鉆鉚系統(tǒng)，需要綜合考慮機(jī)床變形的各個(gè)來(lái)源建立其末端剛度模型. 針對(duì)這一情況，本文運(yùn)用機(jī)器人學(xué)相關(guān)理論建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并使用雅克比矩陣法、點(diǎn)傳遞法、有限元分析法逐一對(duì)其柔性運(yùn)動(dòng)軸、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)、末端執(zhí)行器等關(guān)鍵部件建立剛度矩陣，在此基礎(chǔ)上基于彈性小變形原理建立多軸機(jī)床的末端綜合剛度模型. 這種末端綜合剛度模型可分析不同位姿下系統(tǒng)所產(chǎn)生的變形，以便優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必要時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)給出補(bǔ)償量，提高鉚接精度.