一種用于飛機翼身對接的龍門式數(shù)控制孔系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種龍門式數(shù)控制孔系統(tǒng)，尤其是一種用于飛機翼身對接的龍門式數(shù)控制孔系統(tǒng)，屬于飛機數(shù)字化裝配自動制孔領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]翼身對接制孔是飛機裝配過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它不僅影響翼身連接的安全性能，也將直接制約飛機總裝周期和制造成本。由于制孔部位不易定位與裝夾、作業(yè)環(huán)境狹小、連接孔直徑較大等因素的影響，目前翼身對接制孔多采用手工鉆削。中國發(fā)明專利ZL201010138456.6提出了一種翼身對接自動制孔系統(tǒng)及方法，它提供了翼身對接下壁板連接孔的自動加工方案。隨著鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等難加工材料在機翼、機身結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用越來越廣，傳統(tǒng)鉆孔因其過大制孔軸向力，極易導(dǎo)致此類材料工件的制孔缺陷。因此，如何實現(xiàn)翼身對接的高效精密制孔，已成為飛機數(shù)字化裝配自動制孔中一個十分棘手問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是飛機翼身對接大直徑連接孔加工難以現(xiàn)役自動鉆孔系統(tǒng)，以及采用人工鉆孔加工效率低等問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于飛機翼身對接的龍門式數(shù)控制孔系統(tǒng)，包括龍門支架組件、三個四桿調(diào)姿機構(gòu)以及三個終端制孔單元；
[0005]龍門支架組件包括門型支架、兩個垂直升降裝置以及一個水平滑動裝置；門型支架由左立柱、右立柱和橫梁組成;兩個垂直升降裝置分別滑動式安裝在左立柱和右立柱上，水平滑動裝置滑動式安裝在橫梁上;在兩個垂直升降裝置上均設(shè)有一個水平伸縮的滑枕，在水平滑動裝置上設(shè)有一個豎直伸縮的滑枕；
[0006]四桿調(diào)姿機構(gòu)包括動平臺、定平臺、第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第三電動伸縮桿以及第四電動伸縮桿;第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第三電動伸縮桿和第四電動伸縮桿活動連接在動平臺與定平臺之間;三個四桿調(diào)姿機構(gòu)的定平臺分別安裝在三個滑枕的伸縮端上；
[0007]終端制孔單元包括T型進給支撐殼體、T型公轉(zhuǎn)支撐殼體、U型公轉(zhuǎn)殼體、U型自轉(zhuǎn)支撐殼體以及自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置;T型進給支撐殼體安裝在動平臺上，并在T型進給支撐殼體內(nèi)設(shè)有第一軸承;第一軸承滑動套設(shè)在T型公轉(zhuǎn)支撐殼體上，在T型公轉(zhuǎn)支撐殼體內(nèi)設(shè)有第二軸承，在T型公轉(zhuǎn)支撐殼體外設(shè)有公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和進給螺母，在公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出軸上設(shè)有公轉(zhuǎn)小齒輪;第二軸承固定套設(shè)在U型公轉(zhuǎn)殼體上，在U型公轉(zhuǎn)殼體上設(shè)有第一偏心孔和偏心調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，在第一偏心孔內(nèi)設(shè)有第三軸承，在偏心調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的輸出軸上設(shè)有偏心調(diào)節(jié)小齒輪，在U型公轉(zhuǎn)殼體的外圓設(shè)有一圈與公轉(zhuǎn)小齒輪相嚙合的公轉(zhuǎn)大齒輪;第三軸承固定套設(shè)在U型自轉(zhuǎn)支撐殼體上，在U型自轉(zhuǎn)支撐殼體上設(shè)有第二偏心孔，在U型自轉(zhuǎn)支撐殼體的后端設(shè)有與偏心調(diào)節(jié)小齒輪相嚙合的偏心調(diào)節(jié)大齒輪；自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置安裝在第二偏心孔內(nèi)，且在自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出端上設(shè)有刀桿;刀桿伸出T型進給支撐殼體外，并在刀桿上設(shè)有刀具;在動平臺上設(shè)有進給驅(qū)動裝置，在進給驅(qū)動裝置的輸出軸上設(shè)有與進給螺母相旋合的進給絲桿;第一軸承、第二軸承以及第三軸承的軸向與刀桿的伸出方向相平行。
[0008]采用兩個垂直升降裝置以及一個水平滑動裝置滑動式安裝在門型支架上，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機翼身三個方向上的機動加工，能夠適應(yīng)各種大小類型的飛機翼身加工，具有較好的適應(yīng)能力；采用四桿調(diào)姿機構(gòu)上定平臺和動平臺的合理設(shè)置，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的兩維水平移動和兩維旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)了終端制孔單元的法向調(diào)姿，避免了龍門支架組件的水平移動，具有較高的加工精度;采用終端制孔單元的偏心設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)刀具的精確定位微調(diào)節(jié)，有效提高加工精度。
[0009]作為本發(fā)明的進一步限定方案，在T型進給支撐殼體上設(shè)有一個由三個激光測距傳感器構(gòu)成的法矢檢測機構(gòu);三個激光測距傳感器的指向與刀桿的伸出方向相平行。采用法矢檢測機構(gòu)實時監(jiān)測刀具的法向位置，有利于提高翼身連接孔加工位置精度。
[0010]作為本發(fā)明的進一步限定方案，還包括一個系統(tǒng)控制臺；在系統(tǒng)控制臺內(nèi)設(shè)有分別與垂直升降裝置、水平滑動裝置、第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第三電動伸縮桿、第四電動伸縮桿、公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、進給驅(qū)動裝置、偏心調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置以及三個激光測距傳感器相連的控制器。采用系統(tǒng)控制臺對系統(tǒng)的各個部件進行協(xié)調(diào)控制，有效提高翼身連接孔加工的效率和精度。
[0011]作為本發(fā)明的進一步限定方案，兩個垂直升降裝置均包括T型垂直滑座、第一導(dǎo)軌、第一驅(qū)動裝置、第一絲杠、第二驅(qū)動裝置以及第二絲杠;在左立柱和右立柱的前后側(cè)面上均豎向設(shè)有第一矩形槽和第二矩形槽;在左立柱和右立柱的左右側(cè)面上設(shè)有矩形通槽；第一絲杠和第一驅(qū)動裝置分別安裝在第一矩形槽和第二矩形槽內(nèi)，且第一絲杠對接安裝在第一驅(qū)動裝置的輸出軸上;第一導(dǎo)軌豎直安裝在左立柱和右立柱的前后側(cè)面上;兩個T型垂直滑座分別套設(shè)在左立柱和右立柱上，并在T型垂直滑座上設(shè)有卡扣在第一導(dǎo)軌上的第一滑塊;第一絲杠旋合在T型垂直滑座上，用于帶動T型垂直滑座升降運動;滑枕水平安裝在T型垂直滑座上，并在水平安裝的滑枕的側(cè)面沿其長度方向設(shè)有第二導(dǎo)軌，在T型垂直滑座上設(shè)有卡扣在第二導(dǎo)軌上的第二滑塊;第二驅(qū)動裝置和第二絲杠均安裝在T型垂直滑座上，且第二絲杠對接安裝在第二驅(qū)動裝置的輸出軸上;在水平安裝的滑枕上還設(shè)有第一螺母，第二絲杠與第一螺母相旋合，用于驅(qū)動滑枕穿過矩形通槽水平滑動。采用垂直升降裝置能夠?qū)崿F(xiàn)左右側(cè)面的終端制孔單元的升降和水平這二維空間平滑移動，有效提高了系統(tǒng)的適應(yīng)能力。
[0012]作為本發(fā)明的進一步限定方案，水平滑動裝置包括T型水平滑座、第三導(dǎo)軌、第三滑塊、第三驅(qū)動裝置、第四驅(qū)動裝置以及第三絲桿;第三導(dǎo)軌水平安裝在橫梁上，在T型水平滑座上設(shè)有卡扣在第三導(dǎo)軌上的第三滑塊；在橫梁的下側(cè)面沿其長度方向設(shè)有第三矩形槽;在第三矩形槽內(nèi)沿其長度方向設(shè)有齒條;第三驅(qū)動裝置安裝在T型水平滑座上，并在第三驅(qū)動裝置的輸出軸上設(shè)有與齒條相嚙合的水平驅(qū)動齒輪;滑枕豎直安裝在T型水平滑座上，并在豎直安裝的滑枕的側(cè)面沿其長度方向設(shè)有第四導(dǎo)軌，在T型水平滑座上設(shè)有卡扣在第四導(dǎo)軌上的第四滑塊;第四驅(qū)動裝置和第三絲桿均安裝在T型水平滑座上，且第三絲桿對接安裝在第四驅(qū)動裝置的輸出軸上;在豎直安裝的滑枕上還設(shè)有第二螺母，第三絲桿與第二螺母相旋合，用于驅(qū)動滑枕上下滑動。采用水平滑動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)頂部的終端制孔單元的升降和水平二維空間平滑移動，有效提高了系統(tǒng)的適應(yīng)能力。
[0013]作為本發(fā)明的進一步限定方案，在左立柱和右立柱的下端均設(shè)有一個四驅(qū)輪式底座。采用四驅(qū)輪式底座能夠方便移動系統(tǒng)的位置，以實現(xiàn)翼身不同位置的加工。
[0014]作為本發(fā)明的進一步限定方案，四驅(qū)輪式底座包括第一支撐板、第二支撐板以及四根電動升降桿;第二支撐板用于安裝左立柱或右立柱;在第一支撐板的底面設(shè)有四個帶有獨立驅(qū)動裝置的滾輪;第二支撐板通過四根電動升降桿支撐在第一支撐板上。采用四根電動升降桿能夠?qū)崿F(xiàn)四驅(qū)輪式底座的支撐高度調(diào)節(jié)，同時還可以改變門型支架的角度，以滿足特殊位置的角度加工要求。
[0015]作為本發(fā)明的進一步限定方案，第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第三電動伸縮桿以及第四電動伸縮桿通過球鉸安裝在定平臺上，且四個安裝點位于定平臺同一圓周的四等分點上;第一電動伸縮桿和第三電動伸縮桿通過轉(zhuǎn)動副安裝在動平臺上，第二電動伸縮桿和第四電動伸縮桿通過虎克鉸或球鉸安裝在定平臺上，且四個安裝點位于動平臺同一圓周的四等分點上。采用該種連接方案能使動平臺帶動終端制孔單元實現(xiàn)兩維水平移動和兩維旋轉(zhuǎn)運動。
[0016]作為本發(fā)明的進一步限定方案，U型公轉(zhuǎn)殼體上的第一偏心孔與U型自轉(zhuǎn)支撐殼體上的第二偏心孔的偏心量大小相等，且偏離