具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备制造技术

一种发动机领域的具有弹性结构的航空发动机的高压转子智能化装配装备，包括：用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具，其中：五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上，转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上，待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配。本发明专利技术能够提高发动机的生产效率及装配质量。

【技术实现步骤摘要】
具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备
本专利技术涉及的是一种发动机领域的装置，具体是一种具有弹性结构的航空发动机的高压转子智能化装配装备。
技术介绍
当前我国大型航空发动机高压转子装配过程中，仍大量采用手工借助吊车完成转子的调姿和定位，很容易造成磕碰和卡滞，效率低，工人的操作经验是影响装配质量的关键因素。而随着高性能发动机的研发，联接配合的精度要求越来越高，手工装配已满足不了要求，针对这一重大问题，研制一套智能化装配装备来完成发动机的高压转子的装配任务，在提高装配质量的同时提高生产线的生产效率。经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN103899367A公开日2014-07-02，公开了一种航空发动机转子堆叠装配方法与装置，其测量方法与装置是基于气浮回转轴系确定回转基准；依据光电编码器确定转台的角度定位；基于四测头测量装置，提取转子径向装配面的径向误差和轴向装配面的倾斜误差，得到该转子对装配后转子同轴度的影响权值；分别测量装配所需的全部转子，得到各转子对装配后转子同轴度的影响权值；将各转子的权值进行矢量优化，得到各转子的装配角度。但是此种装配方法需要测量的参数众多，过程繁杂，装配效率相对较低，不适合大型航空发动机的高效生产。中国专利文献号CN103291493，公开日2013-09-11，公开了一种运动解耦的轴对称矢量喷管调节机构，包括：以机匣作为静平台F，以调节环作为动平台M。以及两端分别与调节环和机匣相连的第一、二、三被动支路和第四、五、六主动支路；第一、二被动支路包括：依次串联的万向副、下转动副、上转动副。第三被动支路包括：依次串联的上、下转动副以及万向副；第四、五、六主动支路包括：依次串联的下球铰副、移动副以及上球铰副。但该现有技术不足之处在于该机构只能实现一移动两转动的三个自由度运动，不能满足大型航空发动机高压转子立式装配五个自由度运动的需求，不能应用于高压转子立式智能化装配。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有弹性结构的高压转子智能化装配装备，布置紧凑、控制方式简单、操作精度高、装配效率高，能够提高发动机的生产效率及装配质量。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括：用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具，其中：五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上，转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上，待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配。所述的三自由度龙门式主动运动机构包括：由下而上依次设置的X轴移动基座、竖直支撑架、中部运动横梁和顶部横梁，其中：竖直支撑架与X轴移动基座滑动连接，中部运动横梁与竖直支撑架滑动连接，顶部横梁与竖直支撑架固定连接，五自由度并联式被动运动机构滑动与中部运动横梁滑动连接。所述的五自由度并联式被动运动机构包括：吊梁、静平台、若干球铰、六根滑动伸缩支链、刚性支链和动平台，其中：静平台由吊梁与三自由度龙门式主动运动机构滑动连接，六根滑动伸缩支链的内部设有拉伸弹簧，两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间；刚性支链的两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间，刚性支链的连接点分别处于静平台和动平台的几何中心，用于增加Z向刚度、限制Z向的平动自由度。所述的六根滑动伸缩支链以两根为一组沿静平台和动平台的外周呈120°均匀设置。所述的转子夹具包括：整体三爪卡盘式夹具，该整体三爪卡盘式夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的内部下端动平台上，且实现转子的装夹，使得转子安装轴沿着空间Z轴负向。所述的竖直支撑架与X轴移动基座的滑动连接、中部运动横梁与竖直支撑架的滑动连接，五自由度并联式被动运动机构滑动与中部运动横梁的滑动连接分别由相应的移动驱动组件实现，移动驱动组件包括：导轨组及一对螺母滑块、设置于导轨组上的滚珠丝杠及其驱动电机，其中：导轨组及一对螺母滑块设置于上述三对滑动对象的其中一侧，滚珠丝杠的运动部分和固定部分分别与三对滑动对象的两侧相连。技术效果与现有技术相比，本专利技术将快速精确移动技术和并联机构被动运动结合起来，通过两者的统一协调运动，使得转子安装轴能够快速、准确安装进安装孔中，不仅提高了装配的效率，使转子受到的外力更小，减小了变形，提高了装配精度，延长了使用寿命，同时，设备的控制系统简单，控制难度较低。附图说明图1为本专利技术立体示意图；图2为本专利技术正视图；图3为本专利技术左视图；图4为本专利技术俯视图；图5为五自由度并联式被动运动机构示意图；图6为移动驱动组件示意图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1-4所示，本实施例包括：三自由度龙门式主动运动机构a、五自由度并联式被动运动机构b、转子夹具c，其中：五自由度并联式被动运动机构b滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构a上，转子夹具c固定设置于五自由度并联式被动运动机构b的动平台上。在本实施例中，所述的三自由度龙门式主动运动机构a包括：X轴移动基座1、竖直支撑架2、顶部横梁3、中部运动横梁4。其中：竖直支撑架2与X轴移动基座1滑动连接，中部运动横梁4与竖直支撑架2滑动连接，顶部横梁3与竖直支撑架2固定连接。如图1-图3、图5所示，本实施例中五自由度并联式被动运动机构b包括：位于顶部的吊梁10、静平台19、与静平台19固定连接的七个第一球铰20、六根内部安装有拉伸弹簧滑动伸缩支链11、刚性支链12，动平台13以及与动平台13固定连接的七个第二球铰27，其中：吊梁10包括左吊梁17、右吊梁18，滑动伸缩支链11包括：支链21、支链22、支链23、支链24、支链25、支链26；顶部的左吊梁17、右吊梁18与三自由度龙门式主动运动机构a的中部运动横梁4滑动连接；支链21、22、23、24、25、26沿外周均匀设置且两端分别与第一球铰20相连后再分别与静平台19和动平台13相连；刚性支链12两端分别与第一球铰20相连再分别与静平台19和动平台13相连，刚性支链12的连接点分别处于静平台19和动平台13的几何中心，用于增加空间Z向刚度、限制空间Z向的平动自由度。本实施例中：如图1和图6所示，所述的X轴移动基座1、竖直支撑架2、中部运动横梁4之间的两处滑动连接相同，分别由移动驱动组件5、6和7、8实现任意距离的移动，以X轴移动基座1和竖直支撑架2的滑动连接为例，包括：设置于X轴移动基座1上的两组平行的导轨组28、33及其相应螺母滑块30、35，以及分别设置于导轨组28、33上的滚珠丝杠29、34及其驱动电机32、37和电机座31、36，其中：导轨组28、33分别与X轴移动基座1的两端固定连接，螺母滑块30、35分别与竖直支撑架2底部固定连接。所述的中部运动横梁4与五自由度并联式被动运动机构b的吊梁10之间的滑动连接由移动驱动组件9实现任意距离的移动，其具体形式与移动驱动组件5相同。所述的转子夹具c包括：整体三爪卡盘式夹具14，该整体三爪卡盘式夹具14固定设置于五本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有弹性结构的高压转子智能化装配装备，其特征在于，包括：用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具，其中：五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上，转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上，待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配。

【技术特征摘要】
1.一种具有弹性结构的高压转子智能化装配装备，其特征在于，包括：用于实现空间X轴、Y轴和Z轴平动的三自由度龙门式主动运动机构、用于实现空间X轴、Y轴的平动以及绕X轴、Y轴、Z轴转动的五自由度并联式被动运动机构以及转子夹具，其中：五自由度并联式被动运动机构滑动设置于三自由度龙门式主动运动机构上，转子夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的动平台上，待装配转子通过三自由度龙门式主动运动机构和五自由度并联式被动运动机构调整空间位姿实现装配；所述的五自由度并联式被动运动机构包括：吊梁、静平台、若干球铰、六根滑动伸缩支链、刚性支链和动平台，其中：静平台由吊梁与三自由度龙门式主动运动机构滑动连接，六根滑动伸缩支链的内部设有拉伸弹簧，两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间；刚性支链的两端分别与球铰相连后设置于静平台和动平台之间，刚性支链的连接点分别处于静平台和动平台的几何中心，用于增加Z向刚度、限制Z向的平动自由度；所述的转子夹具包括：整体三爪卡盘式夹具，该整体三爪卡盘式夹具固定设置于五自由度并联式被动运动机构的内部下端动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，于卫东，陈根良，孔令雨，赵勇，来新民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31