[發(fā)明專利]一種飛機等值段機身弧形軌制孔系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103962604A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 蔣君俠;黃浦縉;朱偉東;柯映林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23B41/00
• 分類號: B23B41/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發(fā)明屬于飛機數(shù)字化裝配自動化制孔領域，涉及一種飛機等值段機身弧形軌制孔系統(tǒng)及方法。

背景技術

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構部件的完全令人滿意的解決方案。

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，隨著飛機結構材料中復合材料、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，飛機機身結構和工裝的約束，使得制孔設備工作空間受限，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。

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。波音公司首先開發(fā)了大型飛機柔性軌道自動制孔系統(tǒng)，主要用于完成機身段對接區(qū)域。該設備通過安裝于導軌上的真空吸盤，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，導致系統(tǒng)整體剛度較差，加工穩(wěn)定性不足。

目前，我國飛機裝配過程中的連接裝配仍以手工鉆鉚為主，質量穩(wěn)定性較差，并且需要大量采用專用型架，成本高，制孔效率低，與國外差距較大。本發(fā)明針對我國飛機機身段制孔的現(xiàn)狀和難點以及國外柔性軌道設備剛度不足的缺點，設計發(fā)明了一種飛機等值段機身弧形軌制孔系統(tǒng)，弧形軌道制孔系統(tǒng)定位精度高，一次安裝可完成對接部分環(huán)形區(qū)域內的全部制孔任務，特別適合機身段對接裝配中連接區(qū)域的制孔；同時，設備結構簡單，占用空間小，成本較低。綜合看來，弧形軌道制孔系統(tǒng)擁有很強的競爭力和實用性，在航空制造領域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，加快推動我國飛機數(shù)字化制造裝配的進步有著重大意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有機身段對接裝配過程中的技術不足，提供一種飛機等值段機身弧形軌制孔系統(tǒng)及方法，適用于等值段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。

本發(fā)明的具體技術方案如下：

一種飛機等值段機身弧形軌制孔方法，包括以下步驟：

1）架設環(huán)繞飛機機身的圓形軌道，該圓形軌道上滑動配合有帶制孔單元的弧形軌道；

2）在圓形軌道上設置多個工作位，在每個工作位內，制孔單元的加工區(qū)域為弧形軌道在該工作位所覆蓋的機身區(qū)域；

3）制孔單元利用自帶的壓腳壓緊工件，調整刀具的軸線與待加工孔的軸線重合，并根據(jù)壓腳位置信息和待加工的孔深信息，確定刀具的進給深度，完成打孔；

4）控制制孔單元沿弧形軌道滑動，完成每個工作位所對應機身區(qū)域的制孔；

5）驅動弧形軌道遍歷所有工作位，在每個工作位內，重復步驟3）和 步驟4），完成對整個機身的制孔。

一種飛機等值段機身弧形軌制孔系統(tǒng)，包括繞置在飛機機身外且具有多個工作位的圓形軌道模塊，沿所述圓形軌道模塊行走在各工作位上的弧形軌道模塊，以及滑動配合在弧形軌道模塊上的自動制孔單元，所述自動制孔單元的制孔范圍為所述弧形軌道模塊在各工作位上所覆蓋的機身區(qū)域；

所述的圓形軌道模塊包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由若干圓形軌道組件拼接而成，所述圓形軌道組件朝向機身的側面設有高度可調的吸盤調整腳；

所述的自動制孔單元具有壓緊機身工件的壓腳，并設有感應壓腳的位移傳感器，該位移傳感器的信號用于確定自動制孔單元上刀具的進給深度。

本發(fā)明采用四軸數(shù)控驅動自動制孔單元，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，通過帶真空吸盤調整腳固定在機身圓筒型面上，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。