一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊，沿所述圓形軌道模塊滑動配合的弧形軌道模塊，和滑動配合在弧形軌道模塊上的自動制孔單元；飛機機身沿圓形軌道模塊被劃分為若干待制孔區(qū)域，自動制孔單元用于完成弧形軌道模塊所對應(yīng)的待制孔區(qū)域的制孔任務(wù)；圓形軌道模塊包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件朝向機身的一側(cè)設(shè)有高度可調(diào)的支撐腳。本發(fā)明適應(yīng)性好，可以應(yīng)用于雙曲面機身；可滿足孔位置精度、表面粗糙度和孔徑尺寸精度的設(shè)計要求；鉆孔锪窩加工范圍可以覆蓋整個機身段周向區(qū)域，工作效率高。本發(fā)明還公開了一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法。
【專利說明】一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機數(shù)字化裝配自動化制孔領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于飛機機身自動適應(yīng)蒙皮曲率變化的弧形軌制孔裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機裝配是飛機制造過程中的主要環(huán)節(jié)，飛機裝配工作量約占整個飛機制造工作量的40%?50%，裝配工作量主要以制孔、锪窩和鉚接為主。飛機大部件的精確制孔問題一直以來都是航空制造業(yè)的一個棘手問題，迄今還沒有一個適用于多種結(jié)構(gòu)部件的完全令人滿意的解決方案。
[0003]以大飛機機身對接段裝配為例，在對接段環(huán)形區(qū)域，加工孔的數(shù)量巨大，隨著飛機結(jié)構(gòu)材料中復(fù)合材料、鈦合金等難加工材料比重大幅上升，制孔工作量也迅速增加，并且在一些情況下制孔區(qū)域的工作空間還會受到限制。在機身對接段環(huán)形區(qū)域的制孔工作中，若采用傳統(tǒng)的人工制孔方式，工人的勞動強度大，制孔質(zhì)量無法保證，制孔效率低；若采用機器人制孔方式，由于飛機外形尺寸大，飛機機身結(jié)構(gòu)和工裝的約束，使得制孔設(shè)備工作空間受限，機器人可達工作空間無法覆蓋全部環(huán)形制孔區(qū)域；若采用專用機床制孔方式，則機床外形尺寸大，精度高，勢必帶來機床制造成本很高，因此機床制孔方式也不適合。
[0004]在這個背景下，國外首先提出并發(fā)展了柔性軌道自動制孔技術(shù)。波音公司首先開發(fā)了大型飛機機身段對接區(qū)域柔性軌道自動制孔設(shè)備，該設(shè)備通過安裝于導(dǎo)軌上的真空吸盤，直接吸附在飛機等值段機身曲面上進行自動制孔，安裝于導(dǎo)軌上的輕便制孔執(zhí)行器可一次性完成鉆孔和锪窩功能。該設(shè)備適用于等值段飛機機身表面制孔加工，具有重量輕、效率高、靈活方便以及自動化程度高等特點，取消了大型制孔及定位設(shè)備的介入，降低了飛機裝配的制造成本，縮短了制孔周期。但由于柔性軌道采用真空吸盤與機身蒙皮吸附的定位方式，制孔執(zhí)行器重量輕，導(dǎo)致系統(tǒng)整體剛度較差，加工穩(wěn)定性不足。除此之外，該柔性軌道自動制孔設(shè)備不能適應(yīng)機身曲率變化大的曲面。
[0005]目前，我國飛機機身段裝配過程中的連接裝配與國外差距較大，仍以手工鉆鉚為主，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，成本高，制孔效率低。本發(fā)明針對我國飛機裝配的現(xiàn)狀以及國外柔性軌道設(shè)備剛度不足的缺點，發(fā)明了飛機機身弧形軌制孔方法，該方法可以適用于雙曲面機身型面，定位精度高，一次安裝可完成機身部分環(huán)形區(qū)域內(nèi)的全部制孔任務(wù)，特別適合機身段對接裝配中連接區(qū)域的制孔；同時，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，成本低。綜合看來，大型飛機機身弧形軌道制孔方法在自動化精密制孔方面有著突破性的意義，對提升我國航空航天制造裝備業(yè)自動化水平有著重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有機身段對接裝配過程中的技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法，適用于機身對接裝配中連接區(qū)域的一次性完成孔位的鉆孔、锪窩等功能。[0007]在本發(fā)明中，采用多軸數(shù)控驅(qū)動自動制孔單元，自動制孔單元單元可以在弧形軌道上運動，弧形軌道分區(qū)域固定在分段拼接而成的圓形軌道上，通過支撐腳固定在機身型面上，制孔裝置可以實現(xiàn)圓周方向分區(qū)域自動制孔，并具有锪窩的功能。具體公開的技術(shù)方案如下:
[0008]一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊，沿所述圓形軌道模塊滑動配合的弧形軌道模塊，和滑動配合在弧形軌道模塊上的自動制孔單元；
[0009]所述的飛機機身沿圓形軌道模塊被劃分為若干待制孔區(qū)域，弧形軌道模塊所對應(yīng)的工作區(qū)域與每個待制孔區(qū)域?qū)Φ?，自動制孔單元用于完成弧形軌道模塊所對應(yīng)的待制孔區(qū)域的制孔任務(wù)；
[0010]所述的圓形軌道模塊包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件與機身相貼合的面設(shè)有高度可調(diào)的支撐腳，且位于下部的圓形軌道組件具有與機身表面配合的支架，所述支撐腳安裝在支架上。
[0011]圓形軌道模塊。包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷依次拼接而成。每段上部圓形軌道組件包括:單段圓形軌道、支撐腳、插銷。下部圓形軌道組件包括:下部圓形軌道和支撐腳。圓形軌道通過支撐腳壓緊并固定在飛機機身蒙皮上。
[0012]優(yōu)選的，兩條圓形軌道間滑動配合有軌道保持架模塊，軌道保持架模塊包括通過保持架連桿依次連接的多個軌道保持架，該軌道保持架模塊與弧形軌道模塊圍繞呈環(huán)形。每個軌道保持架上設(shè)有與圓形軌道配合的保持架滾輪，還設(shè)有用于平衡所述自動制孔單元的配重塊。
[0013]軌道保持架模塊用于保持兩條圓形軌道的等距性，同時增強制孔系統(tǒng)的剛性，并且在圓形軌道鋪設(shè)時，可用于檢查軌道的平行性。軌道保持架模塊包括:軌道保持架、保持架連桿、保持架連接件、保持架滾輪。9個軌道保持架通過兩側(cè)的保持架滾輪安裝在圓形軌道上，各個軌道保持架之間通過保持架連接件與保持架連桿相連并保持相應(yīng)的間距。軌道保持架上安裝配重塊可以平衡自動制孔單元的重量，也便于弧形軌道模塊沿軌道變換工位。
[0014]優(yōu)選的，弧形軌道模塊包括弧形軌道底座和安裝在弧形軌道底座上的弧形導(dǎo)軌，弧形軌道底座的兩端設(shè)有連接所述軌道保持架的弧形軌道連接架，該弧形軌道底座上還設(shè)有沿圓形軌道滑動的弧形軌滾輪，和用于固定所述弧形軌道模塊的鎖緊片，且所述的弧形軌道底座上設(shè)有引導(dǎo)自動制孔單元移動的弧形齒條。
[0015]弧形軌道模塊包括:弧形軌道底座、弧形導(dǎo)軌、弧形軌道連接架、鎖緊片、弧形軌滾輪、弧形齒條?；⌒诬壍滥K通過兩端的弧形軌道連接架與軌道保持架模塊相連形成一個閉環(huán)整體?；⌒诬壍滥K通過弧形軌滾輪安裝在圓形軌道模塊上，并可通過鎖緊片鎖緊固定在圓形軌道模塊上。
[0016]支撐腳包括支撐桿、調(diào)整螺母、支撐座、支柱、調(diào)整腳和蝶形彈簧，支撐座內(nèi)安裝有兩個支柱，該支柱貫穿所述的支撐座，支柱的一端套有螺母，另一端帶有連接用球頭，所述球頭上套有抵住機身的調(diào)整腳；位于所述支撐座內(nèi)的支柱部分套有蝶形彈簧，該蝶形彈簧的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設(shè)在支柱周面的環(huán)形臺階。[0017]優(yōu)選的，圓形軌道組件設(shè)有支撐桿，所述支撐座套設(shè)在支撐桿上，支撐座的兩側(cè)設(shè)有與支撐桿螺紋配合的調(diào)節(jié)螺母。
[0018]支撐腳的支撐高度可調(diào)，適應(yīng)不同曲率的蒙皮表面。支撐桿固定安裝在圓形軌道上，支撐座通過調(diào)整螺母安裝在支撐桿上，通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺母改變支撐座的位置，從而來實現(xiàn)支撐腳的支撐高度粗調(diào)。一個支撐座安裝兩個支柱，蝶形彈簧壓縮變形安裝在支撐座內(nèi)部，調(diào)整腳通過球頭連接安裝在支柱下端，可自由靈活擺動，松開支柱上的螺母，在蝶形彈簧作用下使得調(diào)整腳與機身型面接觸并壓緊，此時可以鎖緊螺母，實現(xiàn)精調(diào)。
[0019]優(yōu)選的，所述弧形軌道模塊的弧長為整個圓形軌道周長的四分之一?；⌒诬壍滥K一次安裝固定可以覆蓋整個圓形軌道的四分之一制孔加工范圍，機身所有孔位的制備需要至少變換四次弧形軌道模塊的位置。
[0020]優(yōu)選的，所述的自動制孔單元上裝有打孔用刀具的電主軸和沿弧形軌道模塊滑動的X軸底座，該電主軸安裝在一中間托板上，并設(shè)有用于安裝中間托板的執(zhí)行器托板，所述執(zhí)行器托板滑動配合在Y軸底座上，該Y軸底座與X軸底座轉(zhuǎn)動配合；所述的自動制孔單元還包括:x軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的X軸底座沿弧形軌道模塊做X向運動；A軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的Y軸底座繞A軸轉(zhuǎn)動；Y軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的執(zhí)行器托板沿Y軸底座在兩條圓形軌道間作Y向直線運動,該Y向直線垂直于所述的A軸；Β軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的中間托板繞B軸做旋轉(zhuǎn)運動，該B軸與所述的Y向直線平行；Z1軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的中間托板沿著Zl軸方向做直線運動，該Zl軸垂直于所述Y向直線和A軸；Z2軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的電主軸沿Z2軸方向直線運動，該Z2軸與所述的Zl軸平行。
[0021]自動制孔單元包括:Y軸伺服電機、B軸伺服電機、Zl軸伺服電機、Ζ2軸伺服電機、中間托板、電主軸、A軸伺服電機、快換刀柄、刀具、執(zhí)行器托板、Y軸底座、X軸底座、底座滾輪、X軸伺服電機、X軸齒輪。自動制孔單元通過底座滾輪安裝在弧形軌道模塊上，Y軸底座、底座滾輪和X軸驅(qū)動組件安裝在X軸底座上，驅(qū)動X軸伺服電機帶動X軸齒輪旋轉(zhuǎn)，通過X軸齒輪與弧形齒條的嚙合作用，使得自動制孔單元沿著弧形導(dǎo)軌作X向運動。A軸驅(qū)動組件和執(zhí)行器托板安裝在Y軸底座上，通過驅(qū)動A軸伺服電機可帶動Y軸底座繞著A軸做旋轉(zhuǎn)運動，執(zhí)行器托板上設(shè)有執(zhí)行器和Y軸驅(qū)動組件、B軸驅(qū)動組件，通過驅(qū)動Y軸伺服電機可帶動執(zhí)行器托板沿著Y軸方向做直線運動，通過驅(qū)動B軸伺服電機可帶動中間托板繞著B軸做旋轉(zhuǎn)運動。Zl軸驅(qū)動組件、Ζ2軸驅(qū)動組件和電主軸安裝在中間托板上，驅(qū)動Zl軸伺服電機可推動中間托板沿著Zl軸方向做直線運動。驅(qū)動Ζ2軸伺服電機可推動電主軸沿著Ζ2軸方向做直線運動。刀具通過快換刀柄安裝在電主軸上。
[0022]自動制孔單元的Zl軸驅(qū)動組件和電主軸安裝在中間托板上，驅(qū)動Zl軸伺服電機可推動中間托板沿著Zl軸方向做直線運動，用于補償Ζ2軸驅(qū)動行程不足，適合于雙曲面機身型面制孔加工。
[0023]制孔單元在各軸伺服電機驅(qū)動下可實現(xiàn)X軸、A軸、B軸三個回轉(zhuǎn)方向和Y軸、Zl軸兩個直線方向運動，完成主軸定位和姿態(tài)調(diào)整，使得刀具軸線與加工孔型面法矢一致，通過控制電主軸和Ζ2向進給實現(xiàn)刀具一次鉆孔、锪窩復(fù)合加工。
[0024]本發(fā)明還提供了一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法，分為以下步驟:
[0025]I)架設(shè)圓形軌道模塊于飛機機身外，并在圓周向上將飛機機身劃分為若干個待制孔區(qū)域；[0026]2)設(shè)置沿圓形軌道模塊滑動的弧形軌道模塊，且該弧形軌道模塊所覆蓋的機身區(qū)域與每個待制孔區(qū)域?qū)?yīng)；
[0027]3)自動制孔單元安裝在弧形軌道模塊上，并沿弧形軌道模塊滑動以完成弧形軌道模塊所對應(yīng)的待制孔區(qū)域的制孔；
[0028]4)控制弧形軌道模塊沿圓形軌道模塊滑動，并依次遍歷所有的待加工區(qū)域，完成整個飛機機身的制孔任務(wù)。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1)適應(yīng)性好，可以應(yīng)用雙曲面機身；2)可以滿足飛機機身特別是機身段對接區(qū)大范圍自動制孔的加工要求；3)可以滿足孔位置精度、锪窩深度、表面粗糙度和孔徑尺寸精度的設(shè)計要求；4)鉆孔锪窩加工范圍可以覆蓋整個機身段周向區(qū)域，工作效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是通用的飛機機身弧形軌制孔裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖2是圓形軌道模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖3是支撐腳的剖面圖；
[0033]圖4是軌道保持架模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖5是弧形軌道模塊和自動制孔單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖6是自動制孔單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖1中標號名稱:圓形軌道模塊1、軌道保持架模塊2、弧形軌道模塊3和自動制孔單元4、保持架連桿5。
[0037]圖2中標號名稱:單段圓形軌道6、底部圓形軌道板7、支撐腳8、插銷9、支撐桿10。
[0038]圖3中標號名稱:調(diào)整螺母11、支撐座12、支柱13、調(diào)整腳14、蝶形彈簧15。
[0039]圖4中標號名稱:軌道保持架16、保持架連接件17、保持架滾輪18。
[0040]圖5中標號名稱:弧形軌道底座19、弧形導(dǎo)軌20、弧形軌道連接架21、鎖緊片22、弧形軌滾輪23、弧形齒條24 ；X代表自動制孔單元X軸旋轉(zhuǎn)方向、Y代表自動制孔單元Y軸直線運動方向、A代表自動制孔單元A軸旋轉(zhuǎn)方向、B代表自動制孔單元B軸旋轉(zhuǎn)方向、Zl代表自動制孔單元Zl軸直線運動方向、Z2代表自動制孔單元Z2軸直線運動方向。
[0041]圖6中標號名稱:Y軸伺服電機25、Β軸伺服電機26、Ζ1軸伺服電機27、Ζ2軸伺服電機28、中間托板29、電主軸30、A軸伺服電機31、快換刀柄32、刀具33、執(zhí)行器托板34、Y軸底座35、X軸底座36、底座滾輪37、X軸伺服電機38、X軸齒輪39。
【具體實施方式】
[0042]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0043]通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，采用多軸數(shù)控驅(qū)動自動制孔單元4，制孔單元可以在弧形軌道上運動，弧形軌道分區(qū)域固定在分段拼接而成的圓形軌道上，通過支撐腳10固定在機身型面上，制孔系統(tǒng)可以實現(xiàn)圓周方向分區(qū)域自動制孔，并具有锪窩的功能。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明的制孔裝置包括:圓形軌道模塊1、軌道保持架模塊2、弧形軌道模塊3和自動制孔單元4。圓形軌道模塊I繞置在飛機機身外，軌道保持架模塊2用于圓形軌道模塊I的形狀保持，并與弧形軌道模塊3銜接呈圍繞圓形軌道模塊I的圓環(huán)，自動制孔單元4滑動配合在弧形軌道模塊3上。
[0045]如圖2所示，圓形軌道模塊I包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷9依次拼接而成。每段上部圓形軌道組件包括:單段圓形軌道6、支撐腳8、插銷9，支撐腳8安裝在單段圓形軌道6上，并抵住機身蒙皮，插銷9用于單段圓形軌道6間的銜接。下部圓形軌道組件包括:下部圓形軌道7、支撐腳8和支架。支架與機身表面形狀相適應(yīng)，支撐腳8安裝在支架上。
[0046]如圖3所示，支撐腳8包括支撐桿10、調(diào)整螺母11、支撐座12、支柱13、調(diào)整腳14、蝶形彈簧15。支撐桿10安裝在圓形軌道上，并貫穿支撐座12，調(diào)整螺母11套在支撐座12兩側(cè)的支撐桿10上，用于調(diào)節(jié)和鎖緊支撐腳8的位置，支柱13貫穿支撐座12，支柱13的一端套有螺母，另一端帶有連接調(diào)整腳14的球頭；同時，位于支撐座12內(nèi)的支柱部分套有蝶形彈簧15，該蝶形彈簧15的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設(shè)在支柱13周面的環(huán)形臺階。
[0047]如圖4所示,軌道保持架模塊2包括:軌道保持架16、保持架連桿5、保持架連接件17、保持架滾輪18。軌道保持架16上設(shè)有一定質(zhì)量的配重塊，用于平衡自動制孔單元4的重量。軌道保持架16通過兩側(cè)的保持架滾輪18安裝在兩條圓形軌道上，保持架連桿5連接在相鄰兩軌道保持架16的保持架連接件17上。
[0048]如圖5所示，弧形軌道模塊3包括:弧形軌道底座19、弧形導(dǎo)軌20、弧形軌道連接架21、鎖緊片22、弧形軌滾輪23、弧形齒條24?；⌒螌?dǎo)軌20固定在弧形軌道底座19上，弧形軌道連接架21連接在弧形軌道底座19的兩端，并與保持架連接件17連接，弧形軌道底座19通過弧形軌滾輪23滑動在圓形軌道上，鎖緊片22用于固定弧形軌道底座19于圓形軌道上，弧形齒條24位于弧形軌道底座19上，用于驅(qū)動自動制孔單元4沿弧形導(dǎo)軌20運動。
[0049]如圖6所示，自動制孔單元4包括:Y軸伺服電機25、B軸伺服電機26、Zl軸伺服電機27、Ζ2軸伺服電機28、中間托板29、電主軸30、A軸伺服電機31、快換刀柄32、刀具33、執(zhí)行器托板34、Y軸底座35、X軸底座36、底座滾輪37、X軸伺服電機38、X軸齒輪39。
[0050]自動制孔單元通過底座滾輪37安裝在弧形軌道模塊3上，Y軸底座35、底座滾輪37和X軸驅(qū)動組件安裝在X軸底座36上，X軸驅(qū)動組件包括X軸伺服電機38和位于X軸伺服電機38輸出軸上的X軸齒輪39，X軸伺服電機38帶動X軸齒輪39旋轉(zhuǎn)，通過X軸齒輪39與弧形齒條24的嚙合作用，使得自動制孔單元沿著弧形導(dǎo)軌20作X向運動。A軸驅(qū)動組件和執(zhí)行器托板34安裝在Y軸底座35上，A軸驅(qū)動組件包括A軸伺服電機31，通過驅(qū)動A軸伺服電機31可帶動Y軸底座35繞著A軸做旋轉(zhuǎn)運動，執(zhí)行器托板34上設(shè)有執(zhí)行器和Y軸驅(qū)動組件、B軸驅(qū)動組件，Y軸驅(qū)動組件中的Y軸伺服電機25可帶動執(zhí)行器托板34沿著Y軸方向做直線運動，B軸驅(qū)動組件內(nèi)的B軸伺服電機26可帶動中間托板29繞著B軸做旋轉(zhuǎn)運動。Zl軸驅(qū)動組件、Ζ2軸驅(qū)動組件和電主軸30安裝在中間托板29上，Zl軸驅(qū)動組件帶有的Zl軸伺服電機27可推動中間托板29沿著Zl軸方向做直線運動。Ζ2軸驅(qū)動組件帶有的驅(qū)動Ζ2軸伺服電機28可推動電主軸30沿著Ζ2軸方向做直線運動。刀具33通過快換刀柄32安裝在電主軸30上。
[0051]自動制孔單元的Zl軸驅(qū)動組件和電主軸30安裝在中間托板29上，驅(qū)動Zl軸伺服電機27可推動中間托板29沿著Zl軸方向做直線運動，用于補償Ζ2軸驅(qū)動行程不足，適合于雙曲面機身型面制孔加工。
[0052]制孔單元在各軸伺服電機驅(qū)動下可實現(xiàn)X軸、A軸、B軸三個回轉(zhuǎn)方向和Y軸、Zl軸兩個直線方向運動，完成主軸定位和姿態(tài)調(diào)整，使得刀具軸線與加工孔型面法矢一致，通過控制電主軸和Z2向進給實現(xiàn)刀具一次鉆孔、锪窩復(fù)合加工。
[0053]本發(fā)明的工作過程如下:
[0054]I)安裝圓形軌道模塊
[0055]圓形軌道模塊I包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷9依次拼接而成。支撐腳8分布在圓形軌道上，支撐腳8的支撐高度可調(diào)，適應(yīng)不同曲率的蒙皮表面。圓形軌道通過可自由靈活擺動的支撐腳8適應(yīng)機身不同曲率的蒙皮表面并壓緊，通過調(diào)整螺母11調(diào)節(jié)蝶形彈簧15壓縮變形量可自由調(diào)節(jié)調(diào)整腳14施加在蒙皮表面的載荷大小，從而實現(xiàn)圓形軌道壓緊并固定在飛機機身段型面上。
[0056]2)安裝保持架模塊
[0057]調(diào)節(jié)兩條圓形軌道之間的距離，將軌道保持架16通過保持架滾輪18依次安裝在圓形軌道上，九個軌道保持架16之間通過保持架連桿5相連，保證各個軌道保持架16均布在圓形軌道上，用于保持兩條圓形軌道的等距性，同時增強制孔系統(tǒng)的剛性。
[0058]3)安裝弧形軌道模塊
[0059]飛機機身段對接區(qū)的制孔加工區(qū)域可分為上下左右四個區(qū)域，每個區(qū)域占了整個圓形軌道的四分之一，弧形軌道模塊3的加工范圍可以覆蓋一個加工區(qū)域，將弧形軌道模塊3通過弧形軌滾輪23安裝在圓形軌道模塊I上，通過弧形軌道連接架21與保持架連桿5相連使得弧形軌道模塊3與軌道保持架模塊2連接成為一個環(huán)向整體?；⌒诬壍滥K3在圓形軌道模塊I上的位置可以手工調(diào)節(jié)，當弧形軌道模塊3到達相應(yīng)加工區(qū)域后，通過鎖緊片22將弧形軌道模塊3鎖緊安裝在圓形軌道模塊I上。
[0060]4)安裝自動制孔單元
[0061]自動制孔單元4通過底座滾輪37安裝在弧形導(dǎo)軌20上，X軸齒輪39與弧形齒條24嚙合。由于自動制孔單元4質(zhì)量較大，在圓形軌道另一側(cè)的軌道保持架16上安裝相應(yīng)質(zhì)量的配重塊，用來平衡自動制孔單元4的重量，同時也便于弧形軌道模塊3沿軌道變換工位。
[0062]5)帶刀具的主軸定位、刀具制孔和锪窩
[0063]驅(qū)動X軸伺服電機38帶動X軸齒輪39旋轉(zhuǎn)，與X軸齒輪39嚙合的弧形齒條24固定不動，使得自動制孔單元4沿著弧形導(dǎo)軌20作X向運動。A軸驅(qū)動組件和執(zhí)行器托板34安裝在Y軸底座35上，通過驅(qū)動A軸伺服電機31可帶動Y軸底座35繞著A軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)刀具33的A軸角度的調(diào)節(jié)。通過驅(qū)動Y軸伺服電機25可帶動執(zhí)行器托板34沿著Y軸方向做直線運動。通過驅(qū)動B軸伺服電機26可帶動中間托板29繞著B軸做旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)刀具33的B軸角度的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)X軸、Y軸、A軸、B軸的位姿，使刀具33軸線與被加工孔軸線重合。
[0064]Zl軸驅(qū)動組件、Z2軸驅(qū)動組件和電主軸30安裝在中間托板29上，驅(qū)動Zl軸伺服電機27可推動中間托板29沿著Zl軸方向做直線運動，用于調(diào)節(jié)電主軸進給單元與機身制孔加工表面距離。驅(qū)動Z2軸伺服電機28可實現(xiàn)Z2軸方向進給運動，實現(xiàn)刀具33的制孔锪窩工作。
[0065]6)完成所有孔制作
[0066]重復(fù)步驟5)，自動制孔單元4移動到下一個孔位完成制孔锪窩。完成一個加工區(qū)域所有孔位的制孔后，松開鎖緊片22與圓形軌道的連接，沿著圓形軌道周向旋轉(zhuǎn)弧形軌道模塊3到達下一個加工區(qū)域后重新鎖緊，重復(fù)上述步驟，實現(xiàn)飛機機身段對接區(qū)所有孔位的自動制孔。
【權(quán)利要求】
1.一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊(1)，沿所述圓形軌道模塊(1)滑動配合的弧形軌道模塊(3)，和滑動配合在弧形軌道模塊(3)上的自動制孔單元(4)； 所述的飛機機身沿圓形軌道模塊(1)被劃分為若干待制孔區(qū)域，弧形軌道模塊(3)所對應(yīng)的工作區(qū)域與每個待制孔區(qū)域?qū)Φ?，自動制孔單?4)用于完成弧形軌道模塊(3)所對應(yīng)的待制孔區(qū)域的制孔任務(wù)； 所述的圓形軌道模塊(1)包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件朝向機身的一側(cè)設(shè)有高度可調(diào)的支撐腳(8)，且位于下部的圓形軌道組件具有與機身表面配合的支架，所述支撐腳(8)安裝在支架上。
2.如權(quán)利要求1所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，兩條圓形軌道間滑動配合有軌道保持架模塊(2 )，軌道保持架模塊(2 )包括通過保持架連桿(5 )依次連接的多個軌道保持架(16)，該軌道保持架模塊(2)與弧形軌道模塊(3)圍繞呈環(huán)形。
3.如權(quán)利要求2所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，每個軌道保持架(16)上設(shè)有與圓形軌道配合的保持架滾輪(18)，還設(shè)有用于平衡所述自動制孔單元(4)的配重塊。
4.如權(quán)利要求3所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，弧形軌道模塊(3)包括弧形軌道底座(19)和安裝在弧形軌道底座(19)上的弧形導(dǎo)軌(20)，弧形軌道底座(19)的兩端設(shè)有連接所述軌道保持架(16)的弧形軌道連接架(21)， 該弧形軌道底座(19)上還設(shè)有沿圓形軌道滑動的弧形軌滾輪(23)，和用于固定所述弧形軌道模塊(3)的鎖緊片(22)。
5.如權(quán)利要求4所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，所述的弧形軌道底座(19)上設(shè)有引導(dǎo)自動制孔單元(4)移動的弧形齒條(24)。
6.如權(quán)利要求5所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，所述的支撐腳(8)包括支撐座(12)，支撐座(12)內(nèi)安裝有兩個支柱(13)，該支柱(13)貫穿所述的支撐座(12)，支柱(13)的一端套有螺母，另一端帶有連接用球頭，所述球頭上套有抵住機身的調(diào)整腳(14); 位于所述支撐座(12)內(nèi)的支柱部分套有蝶形彈簧(15)，該蝶形彈簧(15)的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設(shè)在支柱(13)周面的環(huán)形臺階。
7.如權(quán)利要求6所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，圓形軌道組件上設(shè)有支撐桿(10 )，所述支撐座(12)套設(shè)在支撐桿(10 )上，支撐座(12 )的兩側(cè)設(shè)有與支撐桿(10 )螺紋配合的調(diào)節(jié)螺母(11)。
8.權(quán)利要求1述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，所述的自動制孔單元上裝有打孔用刀具的電主軸(30)和沿弧形軌道模塊(3)滑動的X軸底座(36)，該電主軸(30)安裝在一中間托板(29)上，并設(shè)有用于安裝中間托板(29)的執(zhí)行器托板(34)，所述執(zhí)行器托板(34)滑動配合在Y軸底座(35)上，該Y軸底座(35)與X軸底座(36)轉(zhuǎn)動配合； 所述的自動制孔單元還包括: X軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的X軸底座(36)沿弧形軌道模塊(3)做X向運動； A軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的Y軸底座(35)繞A軸轉(zhuǎn)動； Y軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的執(zhí)行器托板(34)沿Y軸底座(35)在兩條圓形軌道間作Y向直線運動，該Y向直線垂直于所述的A軸； B軸驅(qū)動組件， 用于驅(qū)動所述的中間托板(29)繞B軸做旋轉(zhuǎn)運動，該B軸與所述的Y向直線平行； Zl軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的中間托板(29)沿著Zl軸方向做直線運動，該Zl軸垂直于所述Y向直線和A軸； Z2軸驅(qū)動組件，用于驅(qū)動所述的電主軸(30)沿Z2軸方向直線運動，該Z2軸與所述的Zl軸平行。
9.權(quán)利要求8所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特征在于，所述的刀具通過快換刀柄安裝在電主軸(30)上。
10.一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法，其特征在于，分為以下步驟: 1)架設(shè)圓形軌道模塊于飛機機身外，并在圓周向上將飛機機身劃分為若干個待制孔區(qū)域； 2)設(shè)置沿圓形軌道模塊滑動的弧形軌道模塊，且該弧形軌道模塊所覆蓋的機身區(qū)域與每個待制孔區(qū)域?qū)?yīng)； 3)自動制孔單元安裝在弧形軌道模塊上，并沿弧形軌道模塊滑動以完成弧形軌道模塊所對應(yīng)的待制孔區(qū)域的制孔； 4)控制弧形軌道模塊沿圓形軌道模塊滑動，并依次遍歷所有的待加工區(qū)域，完成整個飛機機身的制孔任務(wù)。
【文檔編號】B23B41/00GK103920904SQ201410124336
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】蔣君俠, 黃奇?zhèn)? 朱偉東, 柯映林 申請人:浙江大學(xué)