随着工业的发展,零件内螺纹的加工精度要求越来越高,部分零件由于具有复杂的装配要求,其螺纹孔不仅分布复杂,甚至经常分布在不同平面内。传统的手动攻丝加工虽然具备较强的灵活性,可以完成复杂分布螺纹孔的加工,但其加工效率低,操作无法离开人力,同时其加工精度无法满足大多数企业的生产需求;而现有的组合钻床虽然效率高,但只能完成同一平面内的孔的内螺纹加工,需要移动工件才能完成复杂孔分布零件的内螺纹加工,而且组合钻床的自动化程度低,需要操作人员手动操作;而关节机器人的运动范围大,而且工作区一般是球形,而非面型,将机器人技术运用于内螺纹加工具有加工范围广、加工精度高、节省人力等优点,一次装夹就能完成不同位面复杂孔分布零件的内螺纹加工。本文在对传统薄板类零件孔攻丝技术和工艺流程分析的基础上,提出了一种以工业中常用的六自由度KUKA工业机器人为基础,结合配套末端执行工具、自适应工作台等外设的机器人自动攻丝系统代替传统的自动和非自动攻丝设备,完成对薄板类复杂分布孔工件自动化攻丝,大大提高了企业在该领域的自动化水平和零件孔攻丝的精度与加工效率效率,主要研究内容如下:（1）自动攻丝机器人系统的结构设计根据待加工薄板类零件的结构形状、内螺纹加工动作要求,提出一种出自动攻丝机器人系统的总体结构,结合配套末端执行工具以及自适应工件尺寸大小可调整工作台,采用六自由度Kuka机器人与旋转变位机协调配合,一次装夹便可可实现不同尺寸大小、含不同位面待加工内螺纹孔的薄板类零件的攻丝加工;利用电磁原理,设计了一款快换末端执行器,以进行不同孔径待加工孔的内螺纹加工。基于Solid Works软件对其结构进行详细设计,获得数字样机。（2）自动攻丝机器人系统的理论分析在对攻丝机器人系统受力分析的基础上,利用Ansys Workbench软件对待加工件进行静力分析,获得应力应变,结果显示其最大应变、应力的值为0.016mm与29.692MPa,变形量满足设计要求;对末端执行器与自适应工作台进行模态分析,获得其振动特性,结果显示末端执行器与自适应工作台的第一阶固有频率与攻丝主轴的激励频率相差较大,故不会产生共振,从而验证自动攻丝机器人系统的结构设计满足动态性能要求。（3）自动攻丝机器人的加工工艺设计与仿真在对待加工薄板类零件材料、待加工孔结构分布和制造信息分析的基础上,制定了自动攻丝机人的内螺纹加工工艺及工序流程,确定了内螺纹加工的最优工艺参数。在对攻丝轨迹初步规划的基础上,利用贪心算法获得最小路程路径,并基于Sprutcam软件平台进行攻丝过程仿真,在仿真过程中未出现机械臂位置不可达、碰撞、奇异点等现象,验证了加工工艺和加工轨迹的可行性。（4）自动攻丝机器人系统的控制系统设计根据零件攻丝的运动要求,搭建了攻丝机器人控制系统总体框架,并对控制系统硬件进行选型,以西门子S7-1200为主控制器建立了控制系统硬件平台。为了实现控制元件与控制器的数据通讯,通过PLC的I/O模块实现对伺服电机、电磁阀控制信号的传递;根据Profinet协议建立PLC、机器人Kuka KRC4控制器与PC的通讯。最后基于博途V15.1完成了攻丝机器人软件系统开发,实现了各运动模块的的运动控制。（5）自动攻丝机器人系统样机测试按照设计图纸委托加工出机械零部件并完成功能原型机的装配,以原型机中的夹具与刀具作为被控对象,根据实验薄板待加工孔位置点集进行内螺纹加工实验,得到样机的加工效率与加工精度,验证其结构设计、工艺参数设置与轨迹规划的合理性。