[發(fā)明專利]大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置及其方法

有效

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• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN103386455A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇晗
• 申請（專利權(quán)）人: 上海拓璞數(shù)控科技有限公司
• 主分類號(hào): B21J15/14
• 分類號(hào): B21J15/14;B21J15/42;B21J15/38
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及航空航天先進(jìn)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置及其方法。

背景技術(shù)

在運(yùn)載火箭箭體艙段、飛機(jī)機(jī)身殼體等飛行器艙體由大型復(fù)雜板殼類薄壁零件和桁架結(jié)構(gòu)兩部分鉚接而成。板殼類薄壁零件的特點(diǎn)是大型曲面、薄壁低剛性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這些特點(diǎn)造成加工中的定位裝卡困難、加工工藝復(fù)雜、加工時(shí)間長、需要的設(shè)備龐大。

傳統(tǒng)的飛行器艙體鉚接采用手工鉆鉚、分片鉚接等，存在以下不足：一、手工鉆鉚效率低，加工周期長。手工鉚接之前需要進(jìn)行劃線、配鉆、打孔等多道工序，輔以鉆鉚過程中的誤差測量、調(diào)整，使工期大大延長。二、工藝分離。手工鉚接無法滿足定位、裝卡、鉆孔、送釘、鉚接、誤差糾正等一系列工藝的連續(xù)性；分片鉚接在薄壁件的分片安裝、鉚接過程中，需要對各片薄壁件、整段艙體分別進(jìn)行定位、裝卡、誤差糾正，這在一定程度上造成了工藝的重復(fù)、分離，延長生產(chǎn)周期、增加制造難度、難以滿足精度要求。三、加工過程中工件的弱剛性。大型薄壁件的剛性低，加工過程中變形大，傳統(tǒng)的手工鉆鉚和分片鉚接屬于局部鉚接，因此難以對工件的整體變形有很好的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置及其方法，其提高加工效率、加工質(zhì)量、節(jié)省人力。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置，其特征在于，大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)、送釘裝置、壓鉚裝置、左立柱、右立柱、上定位工裝件、下定位工裝件，至少一個(gè)工件的上端通過一個(gè)上定位工裝件安裝在頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)上；工件的下端通過一個(gè)下定位工裝件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，送釘裝置位于左立柱上，壓鉚裝置位于右立柱上。

優(yōu)選地，所述大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置還包括數(shù)控伺服柔性支撐系統(tǒng)，數(shù)控伺服柔性支撐系統(tǒng)由機(jī)械手組成，數(shù)控伺服柔性支撐系統(tǒng)對桁架中間框進(jìn)行定位、支撐，機(jī)械手采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)具有沿右立柱升降的功能，一個(gè)左滑鞍位于左立柱上，一個(gè)右滑鞍位于右立柱上，左滑鞍、右滑鞍可分別作縱向移動(dòng)；一個(gè)左滑板位于左滑鞍上，一個(gè)右滑板位于右滑鞍上，左滑板、右滑板可分別作橫向移動(dòng)。

優(yōu)選地，所述大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置還包括鉆孔系統(tǒng)，鉆孔系統(tǒng)位于左滑板上，鉆孔系統(tǒng)完成鉚接前的鉆孔動(dòng)作。

本發(fā)明還提供一種大型筒段構(gòu)件的整體鉚接方法，該方法采用上述所述的大型筒段構(gòu)件的整體鉚接裝置，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、至少一個(gè)桁架與上定位工裝件定位連接；并在待鉚薄壁構(gòu)件上打定位孔，將其與桁架初步定位連接；

步驟二、將上定位工裝件安裝在頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)上，桁架下端與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的下定位工裝件定位連接；

步驟三、通過調(diào)節(jié)頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)，依靠上定位工裝件調(diào)整工件圓度、平面度；通過調(diào)整上、下定位工裝的相對位置，調(diào)整桁架上下端框的扭轉(zhuǎn)、同軸度，以及上下端框端面的平行度；數(shù)控伺服柔性支撐系統(tǒng)對桁架中間框進(jìn)行定位、支撐；

步驟四、工件安裝完畢，且滿足加工過程中的剛性要求后，利用左滑板和右滑板橫向移動(dòng)將鉆鉚系統(tǒng)調(diào)整到適合工件直徑位置；左滑鞍和右滑鞍縱向移動(dòng)完成縱向鉆鉚，或配合工件旋轉(zhuǎn)完成復(fù)合鉆鉚。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：?

一、可用于大型薄壁筒段構(gòu)件的整體鉚接。工藝復(fù)合，保證加工對象的形狀精度、位置精度，大大提升加工效率。

二、頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)可以適應(yīng)不同半徑筒段構(gòu)件的鉚接，與上下定位工裝件配合使用，既可以調(diào)整工件的圓度、平面度，還可以調(diào)整工件上下端的扭轉(zhuǎn)度、同軸度、上下端面平行度，這在很大程度上滿足了低剛性薄壁工件的安裝、定位、調(diào)整。

三、數(shù)控伺服柔性支撐系統(tǒng)可以對工件中段低剛性部分進(jìn)行定位、支撐。在鉚接過程中，可以對單個(gè)或多個(gè)機(jī)械手進(jìn)行伺服控制，從而有效避免其與鉚接系統(tǒng)發(fā)生干涉。平行四邊形結(jié)構(gòu)的上、下機(jī)械手端部分別具有不同的回抽軌跡，能有效避免與工件發(fā)生干涉，防止破壞工件的定位、安裝。

四、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與頂部可升降柔性裝夾系統(tǒng)對工件兩端的定位保證了薄壁工件在加工過程中的剛性，同步轉(zhuǎn)動(dòng)減小了大型筒段構(gòu)件旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)變形。

五、鉆鉚機(jī)構(gòu)的自動(dòng)送釘和靜壓對鉚。自動(dòng)送釘實(shí)現(xiàn)了該整體鉚接裝置的全自動(dòng)化作業(yè)。與手工沖壓鉚接相比，靜壓對鉚可以實(shí)現(xiàn)低噪聲加工。