飞机数字化装配由于其高效率、高精度、节省人力成本等特点,成为当今航空制造业的发展方向,作为飞机数字化装配中最重要的环节,飞机连接孔的加工质量对飞机疲劳寿命具有关键性的影响。机器人自动化制孔系统由于其高度自动化、适应性强和高集成度等优势,搭配激光跟踪仪测量系统、移动平台和终端执行器等设备,能够实现航空材料高效率、高精度制孔,逐渐成为飞机连接孔加工的最佳解决方案,具有重大的工程应用价值。从航空材料的发展来看,碳纤维复合材料逐渐取代传统金属材料,越来越多地用作飞机结构件,由于碳纤维复合材料的物理性能和机械加工性能与金属材料有较大差别,因此其高精度加工工艺也是航空材料加工中的一个研究方向。本文结合重大国防军工项目,构建了一套用于加工飞机机翼碳纤维复合材料的机器人自动化制孔系统,并验证了该系统应用于实际工程的可行性。全文共分5章,基于机器人自动化制孔系统,对系统架构、加工流程、定位实现及碳纤维复合材料的机器人制孔工艺进行研究。第一章介绍了孔加工对于飞机装配的重要性,引出了本文研究的机器人自动化制孔系统及其关键技术,同时介绍了碳纤维复合材料在航空制造业中的应用及国内外对于碳纤维复合材料制孔的研究现状。第二章对机器人自动化制孔系统的硬件、软件及其工作原理进行分析,并形成了一套机器人制孔的工作流程,为实现飞机机翼碳纤维复合材料自动化制孔奠定了基础。第三章主要研究了机器人自动化制孔系统的高精度定位实现及偏差修正理论,从机器人制孔系统各坐标系关系的建立、机器人运动精度及加工路径规划、位置偏差修正、法向偏差修正等方面进行研究,实现了机器人制孔系统高精度的定位。第四章对碳纤维复合材料的机器人制孔关键工艺进行研究,分别从压脚压力、加工工艺参数、钻削轴向力及刀具磨损等方面进行分析,形成了一套合理的制孔工艺方案,验证了机器人加工碳纤维复合材料的可行性。第五章进行总结和展望,提出目前机器人自动化制孔方面存在的问题和不足,及对该项技术的未来发展方向进行展望。