一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，包括固定基架、沿X軸方向運動且與固定基架相互配合的活動基架、若干設(shè)置在固定基架和活動基架上用于卡持飛機壁板的柔性卡板組件、若干設(shè)置在固定基架和活動基架上用于調(diào)整柔性卡板組件的位置的傳動定位單元、以及機器人制孔系統(tǒng)。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)內(nèi)側(cè)固定卡板和外側(cè)固定卡板的位置以及更換可換內(nèi)型卡板和可換蒙皮卡板可以滿足不同飛機壁板的定位裝配需求，實現(xiàn)裝配系統(tǒng)的柔性化；采用分布在壁板裝配工裝兩側(cè)的兩套機器人制孔系統(tǒng)，可以同時滿足飛機壁板兩側(cè)的自動制孔連接要求。本發(fā)明裝配系統(tǒng)的柔性化程度高，可以實現(xiàn)飛機壁板的高效高質(zhì)量裝配，大大降低裝配周期，節(jié)約成本。
【專利說明】一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機數(shù)字化裝配【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)。
【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)，飛機裝配是將零件、組件或部件按照設(shè)計和技術(shù)要求進行組合、連接形成高一級的裝配件或整機的過程，是飛機制造的關(guān)鍵和核心環(huán)節(jié)，在很大程度上決定了飛機最終質(zhì)量、制造成本和周期?，F(xiàn)代飛機制造過程中，裝配連接質(zhì)量直接影響飛機結(jié)構(gòu)抗疲勞性能與可靠性，最終影響飛機壽命。值得注意的是國外發(fā)達國對飛機數(shù)字化裝配技術(shù)相當關(guān)注，已投入巨資研發(fā)，并取得了令人矚目的成功。
[0003]近年來，由于加工技術(shù)水平的提高，研究水平的提高，我國航空制造與裝配水平不斷提高，飛機的裝配質(zhì)量和效率顯著提高。但是，與國外相比我國飛機裝配技術(shù)尤其大型飛機的裝配技術(shù)與國外相比仍有一斷較大距離。隨著我國軍事、科技、經(jīng)濟等方面的發(fā)展，目前飛機裝配水平越來越不能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展對飛機長壽命、高可靠性要求。
[0004]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(zhì)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)明針對我國飛機壁板裝配的現(xiàn)狀和難點，設(shè)計發(fā)明了一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，可以滿足不同大小形狀的飛機壁板零件的裝配需求；裝配系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，柔性化程度高，可以實現(xiàn)飛機壁板的高效高質(zhì)量裝配，大大降低裝配周期，節(jié)約成本。綜合看來，飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)擁有很強的競爭力和實用性，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(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，適用于飛機壁板裝配中蒙皮、角片、長桁、框的定位安裝與制孔連接等功能。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，包括:
[0008]固定基架，固定安裝在地面上；
[0009]活動基架，沿X軸方向運動，且與固定基架相互配合；
[0010]若干柔性卡板組件，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于卡持飛機壁板；
[0011]若干傳動定位單元，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于調(diào)整柔性卡板組件的位置；
[0012]機器人制孔系統(tǒng)，設(shè)置在柔性卡板組件的兩側(cè)；
[0013]所述X軸方向與固定基架的長度方向平行。
[0014]作為優(yōu)選,所述傳動定位單元包括:
[0015]X向?qū)к?，沿X軸方向布置在固定基架或活動基架上；
[0016]滑座，與X向?qū)к壔瑒优浜?；[0017]Y向?qū)к?，沿Y軸方向布置在所述滑座上；
[0018]卡板座，與Y向?qū)к壔瑒优浜希?br> [0019]所述Y軸方向與X軸方向相互垂直，且X軸與Y軸組成的平面與地面平行。
[0020]傳動定位單元能夠調(diào)整卡板座在Y軸方向和X軸方向的位置。
[0021]作為優(yōu)選,所述傳動定位單元還包括:
[0022]Y向驅(qū)動電機，固定在滑座上；
[0023]Y向滾珠絲杠副，受所述Y向驅(qū)動電機驅(qū)動，且Y向滾珠絲杠副的螺母與卡板座固定。
[0024]滾珠絲杠副包括絲桿和螺母，滾珠絲杠副將伺服電機輸出的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，具有精度高、無側(cè)隙、剛度高等優(yōu)點。
[0025]作為優(yōu)選,所述傳動定位單元還包括:
[0026]X向長齒條，沿X軸方向布置在固定基架或活動基架上；
[0027]X向驅(qū)動電機，固定在滑座上；
[0028]X向傳動齒輪，受所述X向驅(qū)動電機驅(qū)動與所述長齒條配合。
[0029]為了使傳動定位單元具有鎖緊定位功能，作為優(yōu)選，所述卡板座上設(shè)有Y向定位銷，滑座上設(shè)有與Y向定位銷配合的Y向氣動夾緊元件；所述固定基架和活動基架上設(shè)有X向定位銷，滑座上設(shè)有與X向定位銷配合的X向氣動夾緊元件。
[0030]當柔性卡板組件完成Y向位置調(diào)整后，鎖緊Y向定位銷與Y向氣動夾緊元件，卡板座與滑座連接固定，實現(xiàn)柔性卡板組件的Y向精確定位；當柔性卡板組件完成X向位置調(diào)整后，鎖緊X向定位銷與X向氣動夾緊元件，滑座與固定基架或活動基架連接固定，實現(xiàn)柔性卡板組件的X向精確定位。
[0031]作為優(yōu)選，所述柔性卡板組件包括設(shè)置在固定基架上的內(nèi)側(cè)卡板組件以及設(shè)置在活動基架上的外側(cè)卡板組件，所述內(nèi)側(cè)卡板組件包括:
[0032]內(nèi)側(cè)固定卡板，設(shè)置在固定基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座固定;
[0033]可換內(nèi)型卡板，設(shè)置在內(nèi)側(cè)固定卡板上；
[0034]所述外側(cè)卡板組件包括:
[0035]外側(cè)固定卡板，設(shè)置在活動基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座固定;
[0036]可換蒙皮卡板，設(shè)置在外側(cè)固定卡板上。
[0037]內(nèi)側(cè)固定卡板和外側(cè)固定卡板的兩端均和卡板座固定，通過傳動定位單元可以調(diào)節(jié)內(nèi)側(cè)固定卡板和外側(cè)固定卡板兩端的位置，可換內(nèi)型卡板、可換蒙皮卡板均可以更換，通過調(diào)節(jié)內(nèi)側(cè)固定卡板和外側(cè)固定卡板的位置以及更換可換內(nèi)型卡板和可換蒙皮卡板可以滿足不同飛機壁板的定位裝配需求，實現(xiàn)裝配系統(tǒng)的柔性化。
[0038]作為優(yōu)選，所述固定基架和活動基架構(gòu)成壁板裝配工裝，所述機器人制孔系統(tǒng)有兩套，分別設(shè)置在壁板裝配工裝的兩側(cè)，每套機器人制孔系統(tǒng)均包括機器人移動平臺底座以及設(shè)置在機器人移動平臺底座上的機器人制孔裝置。
[0039]采用分布在壁板裝配工裝兩側(cè)的兩套機器人制孔系統(tǒng)，可以同時滿足飛機壁板兩側(cè)的自動制孔連接要求。[0040]作為優(yōu)選，還包括與活動基架配合的基架底座，該基架底座上設(shè)有直線導軌，所述活動基架與直線導軌滑動配合。
[0041]作為優(yōu)選，所述可換蒙皮卡板上還設(shè)有蒙皮真空吸盤。
[0042]真空吸盤通過管路連接有真空發(fā)生器，蒙皮真空吸盤形成負壓使飛機蒙皮牢牢地吸附在外側(cè)卡板組件上，實現(xiàn)壁板組件裝配過程中飛機蒙皮或壁板組件的定位、安裝與拆卸等功能。
[0043]作為優(yōu)選，還包括設(shè)置在活動基架和固定基架之間，用于活動基架與固定基架的連接定位的定位器卡扣。
[0044]定位器卡扣具有提高裝配精度的功能,通過定位器卡扣可以使固定基架和活動基架連接成為一個柔性整體，能夠防止固定基架和活動基架在裝配連接過程中由于較大外力作用發(fā)生位置偏差從而導致飛機壁板裝配精度達不到指定要求的問題。
[0045]本發(fā)明的有益效果是:
[0046]I)通過調(diào)節(jié)內(nèi)側(cè)固定卡板和外側(cè)固定卡板的位置以及更換可換內(nèi)型卡板和可換蒙皮卡板可以滿足不同飛機壁板的定位裝配需求，實現(xiàn)裝配系統(tǒng)的柔性化。
[0047]2)采用分布在壁板裝配工裝兩側(cè)的兩套機器人制孔系統(tǒng)，可以同時滿足飛機壁板兩側(cè)的自動制孔連接要求。
[0048]3)通過定位器卡扣可以使固定基架和活動基架連接成為一個柔性整體，能夠防止固定基架和活動基架在裝配連接過程中由于較大外力作用發(fā)生位置偏差從而導致飛機壁板裝配精度達不到指定要求的問題。
[0049]4)裝配系統(tǒng)的柔性化程度高，可以實現(xiàn)飛機壁板的高效高質(zhì)量裝配，大大降低裝配周期，節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是本發(fā)明飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖2是本發(fā)明飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0052]圖3是固定基架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖4是圖3中A部分的局部放大圖；
[0054]圖5是圖3中B部分的局部放大圖；
[0055]圖6是柔性卡板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖7是圖6中C部分的局部放大圖。
[0057]圖中各附圖標記為:
[0058]1.活動基架、2.柔性卡板組件、3.飛機壁板、4.固定基架、5.基架底座、6.機器人移動平臺底座、7.機器人制孔裝置、8.外側(cè)固定卡板、9.可換蒙皮卡板、10.可換內(nèi)型卡板、
11.內(nèi)側(cè)固定卡板、12.卡板座、13.定位器卡扣、14.傳動定位單元、15.X向驅(qū)動電機、16.X向傳動齒輪、17.Y向定位銷、18.Y向氣動夾緊元件、19.X向?qū)к墶?0.X向長齒條、21.X向氣動夾緊元件、22.X向定位銷、23.滑座、24.Y向驅(qū)動電機、25.Y向?qū)к墶?6.Y向滾珠絲杠副、27.蒙皮真空吸盤。
【具體實施方式】[0059]下面結(jié)合各附圖，對本發(fā)明飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)做詳細描述。
[0060]如圖1、2所示，一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，包括:
[0061]固定基架4，固定安裝在地面上；
[0062]活動基架1，與固定基架相互配合；
[0063]基架底座5，設(shè)有沿X軸方向布置的直線導軌，活動基架與直線導軌滑動配合；
[0064]若干柔性卡板組件2，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于卡持飛機壁板3 ；
[0065]若干傳動定位單元14，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于調(diào)整柔性卡板組件的位置；
[0066]定位器卡扣13，設(shè)置在活動基架和固定基架之間，用于活動基架與固定基架的連接定位；
[0067]X軸方向與固定基架的長度方向平行。
[0068]相互配合的固定基架和活動基架構(gòu)成壁板裝配工裝，壁板裝配工裝的兩側(cè)均設(shè)有一套機器人制孔系統(tǒng)，每套機器人制孔系統(tǒng)均包括機器人移動平臺底座6以及設(shè)置在機器人移動平臺底座上的機器人制孔裝置7。
[0069]如圖3?7所示,傳動定位單元包括:
[0070]X向?qū)к?9，沿X軸方向布置在固定基架或活動基架上；
[0071]滑座23，與X向?qū)к壔瑒优浜希?br> [0072]X向長齒條20，沿X軸方向布置在固定基架或活動基架上；
[0073]X向驅(qū)動電機15，固定在滑座上；
[0074]X向傳動齒輪16，受X向驅(qū)動電機驅(qū)動與長齒條配合；
[0075]Y向?qū)к?5，沿Y軸方向布置在滑座上；
[0076]卡板座12，與Y向?qū)к壔瑒优浜希?br> [0077]Y向驅(qū)動電機24，固定在滑座上；
[0078]Y向滾珠絲杠副26，受Y向驅(qū)動電機驅(qū)動，且Y向滾珠絲杠副的螺母與卡板座固定;
[0079]Y軸方向與X軸方向相互垂直，且X軸與Y軸組成的平面與地面平行。
[0080]為了使傳動定位單元具有鎖緊定位功能，卡板座上設(shè)有Y向定位銷17，滑座上設(shè)有與Y向定位銷配合的Y向氣動夾緊元件18 ;固定基架和活動基架上設(shè)有X向定位銷22，滑座上設(shè)有與X向定位銷配合的X向氣動夾緊元件21。當柔性卡板組件完成Y向位置調(diào)整后，鎖緊Y向定位銷與Y向氣動夾緊元件，卡板座與滑座連接固定，實現(xiàn)柔性卡板組件的Y向精確定位；當柔性卡板組件完成X向位置調(diào)整后，鎖緊X向定位銷與X向氣動夾緊元件，滑座與固定基架或活動基架連接固定，實現(xiàn)柔性卡板組件的X向精確定位。
[0081]如圖2、6所示，柔性卡板組件包括設(shè)置在固定基架上的內(nèi)側(cè)卡板組件以及設(shè)置在活動基架上的外側(cè)卡板組件，內(nèi)側(cè)卡板組件包括:
[0082]內(nèi)側(cè)固定卡板11，設(shè)置在固定基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座12固定；
[0083]可換內(nèi)型卡板10，設(shè)置在內(nèi)側(cè)固定卡板上；
[0084]外側(cè)卡板組件包括:
[0085]外側(cè)固定卡板8，設(shè)置在活動基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座固定;
[0086]可換蒙皮卡板9，設(shè)置在外側(cè)固定卡板上，可換蒙皮卡板上還設(shè)有蒙皮真空吸盤27。
[0087]本發(fā)明的工作過程如下:
[0088]I)固定基架裝配
[0089]固定基架固定安裝在地面上，內(nèi)側(cè)卡板組件安裝在固定基架上，通過調(diào)整相應(yīng)的傳動定位單元，實現(xiàn)內(nèi)側(cè)卡板組件的X向和Y向位置調(diào)整，完成內(nèi)側(cè)卡板組件的位置調(diào)整后，鎖緊固定基架上各個氣動夾緊元件，完成內(nèi)側(cè)卡板組件的精確定位。在可換內(nèi)型卡板上安裝定位長祐
[0090]2)活動基架裝配
[0091]活動基架安裝在基架底座上，可沿基架底座上的直線導軌實現(xiàn)活動基架的X向位置調(diào)整。外側(cè)卡板組件安裝在活動基架上，通過調(diào)整相應(yīng)的傳動定位單元，實現(xiàn)外側(cè)卡板組件的X向和Y向位置調(diào)整，完成外側(cè)卡板組件的位置調(diào)整后，鎖緊活動基架上各個氣動夾緊兀件，完成外側(cè)卡板組件的精確定位。飛機蒙皮通過蒙皮真空吸盤安裝在可換蒙皮卡板上。
[0092]3)固定基架、活動基架定位
[0093]沿基架底座上的直線導軌調(diào)整活動基架的位置，通過定位器卡扣實現(xiàn)固定基架與活動基架的連接定位。通過整體調(diào)整外側(cè)卡板組件的X向和Y向位置，實現(xiàn)飛機蒙皮與長祐1的精確定位。
[0094]4)飛機壁板組件裝配
[0095]鎖緊各個柔性卡板組件，通過兩側(cè)的機器人制孔系統(tǒng)及人工完成長桁、角片、框與飛機蒙皮間的制孔和預(yù)連接。在飛機壁板組件裝配過程中，需要完成去毛刺、涂膠等工藝過程，相應(yīng)的，可以整體調(diào)整外側(cè)卡板組件與活動基架的位置，是活動基架與固定基架分離，空出去毛刺、涂膠等工藝過程的所需工作空間，完成去毛刺、涂膠等工藝過程后，可重新復位活動基架與外側(cè)卡板組件位置以完成飛機壁板組件的所有裝配工作。
[0096]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，包括: 固定基架，固定安裝在地面上； 活動基架，沿X軸方向運動，且與固定基架相互配合； 若干柔性卡板組件，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于卡持飛機壁板； 若干傳動定位單元，設(shè)置在固定基架和活動基架上，用于調(diào)整柔性卡板組件的位置； 機器人制孔系統(tǒng)，設(shè)置在柔性卡板組件的兩側(cè)； 所述X軸方向與固定基架的長度方向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動定位單元包括: X向?qū)к墸豖軸方向布置在固定基架或活動基架上； 滑座，與X向?qū)к壔瑒优浜希? Y向?qū)к?，沿Y軸方向布置在所述滑座上； 卡板座，與Y向?qū)к壔瑒优浜希? 所述Y軸方向與X軸方向相互垂直，且X軸與Y軸組成的平面與地面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動定位單元還包括: Y向驅(qū)動電機，固定在滑座上； Y向滾珠絲杠副，受所述Y向驅(qū)動電機驅(qū)動，且Y向滾珠絲杠副的螺母與卡板座固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動定位單元還包括: X向長齒條，沿X軸方向布置在固定基架或活動基架上； X向驅(qū)動電機，固定在滑座上； X向傳動齒輪，受所述X向驅(qū)動電機驅(qū)動與所述長齒條配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述卡板座上設(shè)有Y向定位銷，滑座上設(shè)有與Y向定位銷配合的Y向氣動夾緊元件；所述固定基架和活動基架上設(shè)有X向定位銷，滑座上設(shè)有與X向定位銷配合的X向氣動夾緊元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性卡板組件包括設(shè)置在固定基架上的內(nèi)側(cè)卡板組件以及設(shè)置在活動基架上的外側(cè)卡板組件，所述內(nèi)側(cè)卡板組件包括: 內(nèi)側(cè)固定卡板，設(shè)置在固定基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座固定； 可換內(nèi)型卡板，設(shè)置在內(nèi)側(cè)固定卡板上； 所述外側(cè)卡板組件包括: 外側(cè)固定卡板，設(shè)置在活動基架上，且兩端均與對應(yīng)傳動定位單元的卡板座固定； 可換蒙皮卡板，設(shè)置在外側(cè)固定卡板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述固定基架和活動基架構(gòu)成壁板裝配工裝，所述機器人制孔系統(tǒng)有兩套，分別設(shè)置在壁板裝配工裝的兩側(cè)，每套機器人制孔系統(tǒng)均包括機器人移動平臺底座以及設(shè)置在機器人移動平臺底座上的機器人制孔裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，還包括與活動基架配合的基架底座，該基架底座上設(shè)有直線導軌，所述活動基架與直線導軌滑動配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述可換蒙皮卡板上還設(shè)有蒙皮真空吸盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在活動基架和固定基架之 間用于活動基架與固定基架的連接定位的定位器卡扣。
【文檔編號】B23P21/00GK103921116SQ201410168128
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】蔣君俠, 董輝躍, 朱靈盛, 柯映林, 張平, 李少波, 羅水均 申請人:浙江大學, 中航成飛民用飛機有限責任公司