壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝，將蒙皮、長桁的關(guān)鍵特征點信息傳輸?shù)郊煽刂葡到y(tǒng)，由集成控制系統(tǒng)進行工裝定位點、蒙皮、長桁實際位姿的計算并生成調(diào)姿方案輸出給電機，電機驅(qū)動圍框、端部托板模塊、中部托板模塊和尾部托板模塊調(diào)姿，并將每個模塊的各自由度行程反饋給集成控制系統(tǒng)。本實用新型專利技術(shù)實現(xiàn)了定位點的柔性調(diào)整，不需要專用工裝，縮短了裝配周期短，節(jié)約了工裝成本，并且能夠快速響應(yīng)不同型號壁板的裝配要求，能夠顯著提高裝配效率，具有較高的自動化程度和裝配準確度。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于飛機壁板自動鉆鉚裝配
，涉及一種飛機壁板自動鉆鉚裝配的定位工裝。
技術(shù)介紹
壁板自動鉆鉚裝配技術(shù)是最先進的裝配連接技術(shù)之一，具有鉆鉚質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、勞動條件好等特點，在壁板的鉆鉚裝配中得到廣泛應(yīng)用。在飛機壁板鉆鉚裝配過程中，常常存在預(yù)連接與鉆鉚兩個裝配過程。其中預(yù)連接過程主要是在預(yù)定位工裝上，將長桁與蒙皮通過預(yù)定位銷進行連接，形成初始壁板。由于飛機壁板形狀多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在實際生產(chǎn)過程中，每種壁板都要求對應(yīng)形式的預(yù)定位工裝，預(yù)定位連接過程是影響壁板鉆鉚裝配質(zhì)量和裝配效率的重要環(huán)節(jié)，柔性化和自動化是壁板自動鉆鉚裝配的發(fā)展趨勢。在當(dāng)前工程應(yīng)用上，壁板預(yù)定位的解決方案是針對每一種壁板設(shè)計一套專用預(yù)定位工裝，較常見的形式是立柱式，靠專用卡板及夾持器分別對蒙皮和長桁進行定位、夾持，完成壁板的預(yù)定位；這種傳統(tǒng)的預(yù)定位工裝導(dǎo)致裝配工作量大、生成成本高、生成周期長、裝配精度不穩(wěn)定，不能適應(yīng)現(xiàn)代飛機制造業(yè)低成本、高質(zhì)量、快響應(yīng)的要求。在傳統(tǒng)預(yù)定位方案的基礎(chǔ)上，專利CN10486143A專利技術(shù)了一種柔性裝配數(shù)字化型架裝置，由型架骨架和十六個移動調(diào)形單元組成，通過移動卡板裝配點位置，結(jié)合可更換的卡板，實現(xiàn)在飛機裝配中一個型架用于多種壁板類零件的裝配模式；該專利并不是針對自動鉆鉚定位設(shè)計的，沒有涉及蒙皮和長桁的定位與夾持，并且柔性有限，沒有擺脫專用卡板的限制。專利 CN101817146A專利技術(shù)了一種分離式全自動鉆鉚托架系統(tǒng)，由X、Y、Ζ、A、B、C六個坐標軸的共同運動來實現(xiàn)零件定位和法向調(diào)整；該專利只是處理了自動鉆鉚托架的調(diào)姿問題，并沒有涉及托架上的蒙皮和長桁的定位、夾緊裝置。專利CN201008935Y專利技術(shù)了一種壁板鉚接柔性裝配型架，具有一個由立柱支撐的型架框架和沿立柱側(cè)面間隔排列的外形定位卡板，以及安裝在外形定位卡板上的限位器，在卡板側(cè)面間隔設(shè)置安裝在吸盤托架上的真空吸盤，用于吸附壁板；該專利技術(shù)在更換壁板種類時需要更換外形定位卡板，吸盤的軸向位置需要手動的螺母裝置調(diào)節(jié)，并且沒有涉及預(yù)定位中長桁的定位和夾緊。因此，上述改進的方法也沒有徹底擺脫專用卡板，壁板鉆鉚預(yù)定位的柔性化和自動化尚不盡如人意，不能適應(yīng)現(xiàn)代飛機制造業(yè)低成本、高質(zhì)量、快響應(yīng)的要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)沒有徹底擺脫專用卡板的不足，本專利技術(shù)提供一種壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝，包括圍框、端部托板模塊、中部托板模塊和尾部托板模塊四個模塊，蒙皮、長桁的關(guān)鍵特征點信息傳輸?shù)郊煽刂葡到y(tǒng)，由集成控制系統(tǒng)進行工裝定位點、 蒙皮、長桁實際位姿的計算并生成調(diào)姿方案輸出給電機，電機驅(qū)動圍框、端部托板模塊、中部托板模塊和尾部托板模塊調(diào)姿，并將每個模塊的各自由度行程反饋給集成控制系統(tǒng)。所述圍框為矩形圍框，外側(cè)安裝在自動鉆鉚系統(tǒng)上，是整個柔性定位工裝的承重部件。所述端部托板模塊包括導(dǎo)軌基座、端面定位器、導(dǎo)軌、滑塊、連接件、套筒、筒芯和托板，所述導(dǎo)軌基座是一個矩形平板，其外側(cè)固定在圍框內(nèi)側(cè)，其內(nèi)側(cè)垂直于托板方向固定有兩條并行的導(dǎo)軌，所述托板截面呈倒T字型，兩端連接有圓柱形筒芯，所述筒芯插在有圓柱形盲孔的套筒中，套筒另一端通過連接件連接滑塊，滑塊能夠沿導(dǎo)軌滑動，筒芯在套筒中的伸縮配合端部托板兩端沿導(dǎo)軌的異步運動使端部托板與中部托板的夾角在士 10°范圍內(nèi)的擺動，若干個端面定位器均勻排布在托板上緣的一側(cè)，所述端面定位器由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，POgo柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，端面夾持機構(gòu)安裝在 pogo柱頂部，所述端面夾持機構(gòu)由固定的圓柱形擋塊和鉸接的夾頭組成，用于壁板端面的定位和夾緊。所述中部托板模塊共有五組相同的沿圍框長度方向均布的中部托板，每組中部托板包括導(dǎo)軌基座、導(dǎo)軌、滑塊、端面定位器、吸盤式POg0柱和夾持式POgO柱，所述導(dǎo)軌基座內(nèi)側(cè)固定在圍框內(nèi)側(cè)，其外側(cè)垂直于托板方向固定有兩條并行的導(dǎo)軌，所述托板截面呈倒 T字型，兩端通過連接件直接固定在滑塊上，兩端的滑塊同步導(dǎo)軌滑動，若干個吸盤式pogo 柱均勻排布在托板上緣的一側(cè)，若干個夾持式POgO柱均勻排布在托板上緣的另一側(cè)，托板中間靠近托板端部布置一個端面定位器，所述夾持式POg0柱由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，調(diào)整高 度的POg0柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，長桁夾持機構(gòu)安裝在 pogo柱頂部，所述長桁夾持機構(gòu)由固定的圓柱形擋塊和氣動的移動夾頭組成，用于長桁的定位和夾緊，所述吸盤式pogo柱由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，可以調(diào)整高度的pogo柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，用于吸附蒙皮的真空吸盤安裝在pogo柱頂部。所述尾部托板模塊包括導(dǎo)軌基座、導(dǎo)軌、滑塊、連接件、套筒、筒芯、托板、吸盤式 POgo柱和夾持式POgO柱組成，所述托板與圍框的連接方式和端部托板相同，筒芯在套筒中的伸縮配合端部托板兩端沿導(dǎo)軌的異步運動使端部托板與中部托板的夾角在士 10°范圍內(nèi)的擺動，若干個吸盤式pogo柱均勻排布在托板上緣的一側(cè)，若干個夾持式pogo柱均勻排布在托板上緣的另一側(cè)。本專利技術(shù)所述工裝工作時包括以下步驟(1)在CAD環(huán)境下，讀入壁板三維模型信息和自動鉆鉚系統(tǒng)模型信息，將壁板模型在自動鉆鉚系統(tǒng)模型上定位，測量每個工裝定位點各個自由度的理論行程以表征工裝定位點的理論位姿；對每根長桁，根據(jù)長桁長度均布若干預(yù)定位孔，由預(yù)定位孔的位置選取若干個關(guān)鍵特征點分別表征其位姿，獲取關(guān)鍵特征點的理論坐標。對于蒙皮，根據(jù)長桁預(yù)定位孔的位置布置預(yù)定位孔，由預(yù)定位孔的預(yù)選位置選取若干個關(guān)鍵特征點分別表征其位姿，獲取關(guān)鍵特征點的理論坐標。(2)根據(jù)工裝定位點各個自由度的實際行程，對比工裝定位點各個自由度的理論行程，調(diào)整定位工裝的各個自由度。(3)將長桁和蒙皮依次在定位工裝定位并夾緊，測量長桁和蒙皮的關(guān)鍵特征點的實際坐標，對比理論坐標，基于空間坐標轉(zhuǎn)換算法生成調(diào)姿方案，通過調(diào)整工裝定位點各自由度調(diào)整長桁和蒙皮的位姿。重復(fù)本步驟，直到長桁和蒙皮的關(guān)鍵特征點實際坐標與理論坐標的偏差在允許公差范圍內(nèi)。(4)制長桁與蒙皮連接的預(yù)定位孔。(5)蒙皮拆卸下架，對蒙皮和長桁上的預(yù)定位孔進行去毛刺和除屑操作，涂長桁與蒙皮間的縫內(nèi)膠。(6)重新將蒙皮在定位工裝中定位，在長桁與蒙皮的預(yù)定位孔處安裝預(yù)定位釘。(7)逐一拆除預(yù)定位釘?shù)耐瑫r逐一在預(yù)定位孔中鉚接鉚釘，直到所有預(yù)定位孔全部鉚上鉚釘。(8)將壁板在多點柔性定位工裝中拆卸下架。至此，壁板預(yù)裝配完成，準備進入鉆鉚裝配工序。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)還提供一種壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝，本專利技術(shù)的有益效果是壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位方法及工裝，實現(xiàn)了定位點的柔性調(diào)整，能夠適應(yīng)一定尺寸范圍內(nèi)的所有型號的壁板，不需要專用工裝，縮短了裝配周期短，節(jié)約了工裝成本，并且能夠快速響應(yīng)不同型號壁板的裝配要求，能夠顯著提高裝配效率；本專利技術(shù)采用了集成控制系統(tǒng)，包括CAD系統(tǒng)三維信息處理、蒙皮與長桁的位置測量、 工裝定位點各自由度行程的反饋等功能模塊，實現(xiàn)了蒙皮和長桁的實時測量與微調(diào)，具有較高的自動化程度和裝配準確度；使用氣動定位夾緊機構(gòu)和真空吸盤對蒙皮吸附夾持，夾緊方便快捷，不易夾傷蒙皮。以下結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進一步說明。附圖說明圖1是壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝示意圖；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
１．一種壁板自動鉆鉚裝配多點柔性定位工裝，包括圍框、端部托板模塊、中部托板模塊和尾部托板模塊，其特征在于：蒙皮、長桁的關(guān)鍵特征點信息傳輸?shù)郊煽刂葡到y(tǒng)，由集成控制系統(tǒng)進行工裝定位點、蒙皮、長桁實際位姿的計算并生成調(diào)姿方案輸出給電機，電機驅(qū)動圍框、端部托板模塊、中部托板模塊和尾部托板模塊調(diào)姿，并將每個模塊的各自由度行程反饋給集成控制系統(tǒng)；所述圍框為矩形圍框，外側(cè)安裝在自動鉆鉚系統(tǒng)上，是整個柔性定位工裝的承重部件；所述端部托板模塊包括導(dǎo)軌基座、端面定位器、導(dǎo)軌、滑塊、連接件、套筒、筒芯和托板，所述導(dǎo)軌基座是一個矩形平板，其外側(cè)固定在圍框內(nèi)側(cè)，其內(nèi)側(cè)垂直于托板方向固定有兩條并行的導(dǎo)軌，所述托板截面呈倒Ｔ字型，兩端連接有圓柱形筒芯，所述筒芯插在有圓柱形盲孔的套筒中，套筒另一端通過連接件連接滑塊，滑塊能夠沿導(dǎo)軌滑動，筒芯在套筒中的伸縮配合端部托板兩端沿導(dǎo)軌的異步運動使端部托板與中部托板的夾角在±１０°范圍內(nèi)的擺動，若干個端面定位器均勻排布在托板上緣的一側(cè)，所述端面定位器由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，ｐｏｇｏ柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，端面夾持機構(gòu)安裝在ｐｏｇｏ柱頂部，所述端面夾持機構(gòu)由固定的圓柱形擋塊和鉸接的夾頭組成，用于壁板端面的定位和夾緊；所述中部托板模塊共有五組相同的沿圍框長度方向均布的中部托板，每組中部托板包括導(dǎo)軌基座、導(dǎo)軌、滑塊、端面定位器、吸盤式ｐｏｇｏ柱和夾持式ｐｏｇｏ柱，所述導(dǎo)軌基座內(nèi)側(cè)固定在圍框內(nèi)側(cè)，其外側(cè)垂直于托板方向固定有兩條并行的導(dǎo)軌，所述托板截面呈倒Ｔ字型，兩端通過連接件直接固定在滑塊上，兩端的滑塊同步導(dǎo)軌滑動，若干個吸盤式ｐｏｇｏ柱均勻排布在托板上緣的一側(cè)，若干個夾持式ｐｏｇｏ柱均勻排布在托板上緣的另一側(cè)，托板中間靠近托板端部布置一個端面定位器，所述夾持式ｐｏｇｏ柱由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，調(diào)整高度的ｐｏｇｏ柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，長桁夾持機構(gòu)安裝在ｐｏｇｏ柱頂部，所述長桁夾持機構(gòu)由固定的圓柱形擋塊和氣動的移動夾頭組成，用于長桁的定位和夾緊，所述吸盤式ｐｏｇｏ柱由直線驅(qū)動單元實現(xiàn)沿托板的自由度調(diào)整，可以調(diào)整高度的ｐｏｇｏ柱安裝在直線驅(qū)動單元的滑塊上，用于吸附蒙皮的真空吸盤安裝在ｐｏｇｏ柱頂部；所述尾部托板模塊包括導(dǎo)軌基座、導(dǎo)軌、滑塊、連接件、套筒、筒芯、托板、吸盤式ｐｏｇｏ柱和夾持式ｐｏｇｏ柱組成，所述托板與圍框的連接方式和端部托板相同，筒芯在套筒中的伸縮配合端部托板兩端沿導(dǎo)軌的異步運動使端部托板與中部托板的夾角在±１０°范圍內(nèi)的擺動，若干個吸盤式ｐｏｇｏ柱均勻排布在托板上緣的一側(cè)，若干個夾持式ｐｏｇｏ柱均勻排布在托板上緣的另一側(cè)。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張開富，李原，程暉，齊振超，宋丹龍，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：87