机身壁板对合柔性定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种机身壁板对合柔性定位装置，利用机身壁板对合柔性定位方法及工装，摆脱了大量专用卡板的使用，具有良好的柔性，定位器夹紧机构能吸附在壁板定位支点表面，实现机身壁板的六自由度、多姿态调整；分布于一、二、三层工作台的激光跟踪仪实时反馈装配信息，大大提高装配精度；采用吸附式定位机构固定机身壁板，装卸简单，减少了手工操作，提高了装配效率；本实用新型专利技术还有良好的通用性，能够适应不同尺寸的机身壁板结构的对合过程，满足多种机型机身壁板的对合需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞机组件数字化柔性装配
，涉及一种机身壁板对合的定位设备，用于机身壁板对合过程中各部分壁板的夹持、调姿、定位。
技术介绍
随着数字化技术在飞机制造过程中越来越广泛的应用，现代飞机制造企业对飞机装配技术提出了高质量、高效率、高柔性及低成本等要求，飞机装配过程的柔性化成为当前国内外飞机装配领域发展的大趋势。飞机机身壁板类组件具有结构尺寸大、刚度低、制造和装配精度要求高等特点。目前，在壁板类组件的装配过程中，仍大量采用刚性型架结构，这种工作方法要求大量的专用·工装，定位工装数量大、通用性差，只能应用于特定机型的机身壁板对合，定位过程受人为因素的影响大，制造周期长、生产成本高，不能适应现代飞机制造业低成本、高质量、快响应的要求。壁板类组件的柔性工装在实际工程应用当中还不是十分广泛，并且存在一些局限性。专利CN10486143A专利技术了一种面向飞机壁板类零件装配的柔性数字化型架装置，该装置由型架骨架和十六个移动调形单元组成，通过移动卡板装配点位置，结合可更换的卡板，可以实现在飞机装配中一个型架用于多种壁板类零件的装配；该专利仅仅是针对单一壁板类零件，并未涉及机身整体多个壁板对合的定位与调姿，并且没有摆脱专用卡板的限制，装配不同壁板仍需要不同卡板，柔性有限。专利CN101486144A专利技术了一种适应不同结构部件装配的柔性工装，通过定位销及卡板将装配部件固定在拼接式装配型架上，利用驱动回转机构转动装配型架，当装配型架转动到正确位置时气动夹紧机构对型架进行夹紧、定位，随后进行下一步操作；该专利提供的装置具有良好的柔性，然而不适用于机身壁板的定位与调姿，并且没有定位精度反馈装置，不易实现高精度定位。
技术实现思路
飞机机身是由若干块壁板拼接对合而成的典型筒形结构，为了克服现有壁板对合技术工装数量大、柔性化程度低、通用性较差、制造周期长、生产成本高等不足，本专利技术以六块壁板机身对合为例，提供一种机身壁板对合的柔性化定位装置，对机身壁板对合过程中的各部分壁板实现多自由度姿态调整和定位，支持机身壁板的精确对合，保证机身壁板的高精度、柔性化定位需求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括包括保型运输车，下壁板夹具系统，左下、右下壁板夹具系统，内卡板保型架，左上、右上壁板夹具系统，上壁板夹具系统，装配测量系统和可移动工作型架。根据飞机机身结构特点，对各部分壁板定位的设备采用沿机身航向对称的布局方式。以机身航向正方向为X轴，垂直地面向上方向为Z轴，Y轴由X轴和Z轴根据笛卡尔坐标系确定。所述保型运输车是用以运送下壁板到指定位置并保证下壁板外形准确性的设备，共有两台，可以沿分布于机身正下方的X向导轨运动，包括保型卡板、卡板支架、支座、手轮、车体底座、X向导轨。将下壁板置于保型卡板上，运输车沿X向导轨运动至机身框架正下方，旋转手轮调姿壁板离地高度，将下壁板固定在下壁板夹具系统上，运输车退出。所述下壁板夹具系统是实现下壁板定位、调姿并将下壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧地面预定位置上，每侧2个，每个单元的主要部件有工艺球头、带有球窝的pogo柱、上底座、X向导轨、下底座、驱动电机、Y向导轨。所述位姿调姿单元是用以所述工艺球头为Φ40的球与下壁板定位点相连，该定位点在机身壁板装配设计时已有所考虑。所述球窝为球面凹槽工艺接头，球面直径为Φ40。工艺球头配合pogo柱端部球面凹槽形成球头-球窝结构的球面运动副。所述左下、右下壁板夹具系统是实现左下、右下壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧的地面预定位置上，每侧2个，每个单元的主要部件有三个吸盘式pogo柱、pogo柱底座、上底座、下底座、驱动电机、Y向导轨。所述吸盘在定位过程中吸附在壁板定位点上，使壁板与定位单元牢固连接，直至装配工序完成。所述内卡板保型架是用以为左上壁板、右上壁板和上壁板提供支撑和保型功能的设备，主要部件有卡板基体、长桁连接角片、地板连接角片、长桁配孔。在下壁板、左下壁板和右下壁板完成定位且地板安装完成之后，进行内卡板保型架的安装。所述左上、右上壁板夹具系统是实现左上、右是壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧的第二层工作台预定位置上，每侧2个，每个单元的主要部件有Z向立柱、承臂块、横臂、真空吸盘、X向导轨、下底座、Y向导轨、支架。所述横臂为承力结构，壁板通过端部安装的真空吸盘吊挂与其上。所述承臂块为可以完成横臂沿Y向微调的结构块。所述上壁板夹具系统是实现上壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧第三层工作台预定位置上，每侧2各，每个单元的主要部件有端盖、Z向立柱、大滑块、横臂、工艺球头、X向导轨、Y向导轨、上底座、下底座、驱动电机。所述装配测量系统是进行壁板位置测量，并补偿位移偏差的设备，包括6各测量单元，分布于两侧工作台的第一、二、三层，每层I个，每个单元包括激光跟踪仪、底座和Y向导轨，具有Y、z两个方向的自由度。由激光跟踪仪测量壁板关键特征点坐标，与理论坐标对t匕，基于空间坐标转换算法生成调姿与定位方案，通过调整定位单元进行位资调整。所述工作型架共有三层，能实现X、y两个方向上的运动，每层分布对应于机身壁板的位姿调整单元或激光跟踪仪。本专利技术的有益效果是利用机身壁板对合柔性定位方法及工装，摆脱了大量专用卡板的使用，具有良好的柔性，定位器夹紧机构能吸附在壁板定位支点表面，实现机身壁板的六自由度、多姿态调整；分布于一、二、三层工作台的激光跟踪仪实时反馈装配信息，大大提高装配精度；采用吸附式定位机构固定机身壁板，装卸简单，减少了手工操作，提高了装配效率；本专利技术还有良好的通用性，能够适应不同尺寸的机身壁板结构的对合过程，满足多种机型机身壁板的对合需求。以下结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图说明图I是机身壁板对合柔性定位系统总体布局示意图(右半侧)；图2是机身壁板对合柔性定位系统正视图(右半侧)；图3是下壁板保型运输车结构示意图；图4是下壁板定位器结构示意图；图5是左下壁板和右下壁板定位器结构示意图；图6是内卡板定位器结构示意图；图7是左上壁板和右上壁板定位器结构示意图；图8是上壁板定位器结构示意图；图9是装配测量系统。图中标号名称，I-下壁板保型运输车；2_下壁板夹具系统；3_左下、右下壁板夹具系统；4_内卡板保型架；5_左上、右上壁板夹具系统；6_上壁板夹具系统；7_装配测量系统；8_工作型架；9_卡板；10_卡板支架；11_支座；12_手轮；13_底座；14_X向导轨；15_Y向导轨；16_工艺球头；17-p0g0柱；18_上底座；19_下底座；20_驱动电机；21-p0g0柱底座；22_真空吸盘；23_长桁连接角片；24_卡板基体；25_长桁配孔；26_地板连接角片；27-横臂；28_承臂块；29-Z向立柱；30_支架；31_大滑块；32_端盖；33_激光跟踪仪。具体实施方式本专利技术包括保型运输车1，下壁板夹具系统2，左下、右下壁板夹具系统3，左上、右上壁板夹具系统4，上壁板夹具系统5，内卡板保型架6和装配测量系统7，可移动工作型架8。如图3所示，所述保型运输车是用以运送下壁板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机身壁板对合柔性定位装置，包括保型运输车、下壁板夹具系统、左下、右下壁板夹具系统、内卡板保型架、左上、右上壁板夹具系统、上壁板夹具系统、装配测量系统和可移动工作型架，其特征在于：以机身航向正方向为X轴，垂直地面向上方向为Z轴，Y轴由X轴和Z轴根据笛卡尔坐标系确定；所述保型运输车是用以运送下壁板到指定位置并保证下壁板外形准确性的设备，共有两台，可以沿分布于机身正下方的X向导轨运动，包括保型卡板、卡板支架、支座、手轮、车体底座、X向导轨；将下壁板置于保型卡板上，运输车沿X向导轨运动至机身框架正下方，旋转手轮调姿壁板离地高度，将下壁板固定在下壁板夹具系统上，运输车退出；所述下壁板夹具系统是实现下壁板定位、调姿并将下壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧地面预定位置上，每侧2个，每个单元包括工艺球头、带有球窝的pogo柱、上底座、X向导轨、下底座、驱动电机、Y向导轨；所述工艺球头与下壁板定位点相连，所述球窝为球面凹槽工艺接头，工艺球头配合pogo柱端部球面凹槽形成球头？球窝结构的球面运动副；所述左下、右下壁板夹具系统是实现左下、右下壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧的地面预定位置上，每侧2个，每个单元包括三个吸盘式pogo柱、pogo柱底座、上底座、下底座、驱动电机、Y向导轨；所述吸盘在定位过程中吸附在壁板定位点上，使壁板与定位单元牢固连接，直至装配工序完成；所述内卡板保型架是用以为左上壁板、右上壁板和上壁板提供支撑和保型功能的设备，主要部件有卡板基体、长桁连接角片、地板连接角片、长桁配孔；在下壁板、左下壁板和右下壁板完成定位且地板安装完成之后，进行内卡板保型架的安装；所述左上、右上壁板夹具系统是实现左上、右是壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧的第二层工作台预定位置上，每侧2个，每个单元的主要部件有Z向立柱、承臂块、横臂、真空吸盘、X向导轨、下底座、Y向导轨、支架；所述横臂为承力结构，壁板通过端部安装的真空吸盘吊挂与其上；所述承臂块为可以完成横臂沿Y向微调的结构块；？所述上壁板夹具系统是实现上壁板定位、调姿并将壁板准确送至实际装配位置的设备，包括4个位姿调整单元，位于机身两侧第三层工作台预定位置上，每侧2各，每个单元的主要部件有端盖、Z向立柱、大滑块、横臂、工艺球头、X向导轨、Y向导轨、上底座、下底座、驱动电机；所述装配测量系统是进行壁板位置测量，并补偿位移偏差的设备，包括6各测量单元，分布于两侧工作台的第一、二、三层，每层1个，每个单元包括激光跟踪仪、底座和Y向导轨，具有Y、Z两个方向的自由度，由激光跟踪仪测量壁板关键特征点坐标，与理论坐标对比，基于空间坐标转换算法生成调姿与定位方案，通过调整定位单元进行位资调整；所述工作型架共有三层，能实现x、y两个方向上的运动，每层分布对应于机身壁板的位姿调整单元或激光跟踪仪。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张开富，程晖，孟庆勋，段元欣，王宁，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：