一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法
2023-12-01 09:17:06
一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊，沿所述圓形軌道模塊滑動配合的弧形軌道模塊，和滑動配合在弧形軌道模塊上的自動制孔單元；飛機機身沿圓形軌道模塊被劃分為若干待制孔區域，自動制孔單元用於完成弧形軌道模塊所對應的待制孔區域的制孔任務；圓形軌道模塊包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件朝向機身的一側設有高度可調的支撐腳。本發明適應性好，可以應用於雙曲面機身；可滿足孔位置精度、表面粗糙度和孔徑尺寸精度的設計要求；鑽孔鍃窩加工範圍可以覆蓋整個機身段周向區域，工作效率高。本發明還公開了一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法。
【專利說明】一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於飛機數位化裝配自動化制孔領域，尤其涉及一種適用於飛機機身自動適應蒙皮曲率變化的弧形軌制孔裝置及方法。
【背景技術】
[0002]飛機裝配是飛機製造過程中的主要環節，飛機裝配工作量約佔整個飛機製造工作量的40%?50%，裝配工作量主要以制孔、鍃窩和鉚接為主。飛機大部件的精確制孔問題一直以來都是航空製造業的一個棘手問題，迄今還沒有一個適用於多種結構部件的完全令人滿意的解決方案。
[0003]以大飛機機身對接段裝配為例，在對接段環形區域，加工孔的數量巨大，隨著飛機結構材料中複合材料、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，並且在一些情況下制孔區域的工作空間還會受到限制。在機身對接段環形區域的制孔工作中，若採用傳統的人工制孔方式，工人的勞動強度大，制孔質量無法保證，制孔效率低；若採用機器人制孔方式，由於飛機外形尺寸大，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形制孔區域；若採用專用工具機制孔方式，則工具機外形尺寸大，精度高，勢必帶來工具機製造成本很高，因此工具機制孔方式也不適合。
[0004]在這個背景下，國外首先提出並發展了柔性軌道自動制孔技術。波音公司首先開發了大型飛機機身段對接區域柔性軌道自動制孔設備，該設備通過安裝於導軌上的真空吸盤，直接吸附在飛機等值段機身曲面上進行自動制孔，安裝於導軌上的輕便制孔執行器可一次性完成鑽孔和鍃窩功能。該設備適用於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，降低了飛機裝配的製造成本，縮短了制孔周期。但由於柔性軌道採用真空吸盤與機身蒙皮吸附的定位方式，制孔執行器重量輕，導致系統整體剛度較差，加工穩定性不足。除此之外，該柔性軌道自動制孔設備不能適應機身曲率變化大的曲面。
[0005]目前，我國飛機機身段裝配過程中的連接裝配與國外差距較大，仍以手工鑽鉚為主，質量穩定性較差，成本高，制孔效率低。本發明針對我國飛機裝配的現狀以及國外柔性軌道設備剛度不足的缺點，發明了飛機機身弧形軌制孔方法，該方法可以適用於雙曲面機身型面，定位精度高，一次安裝可完成機身部分環形區域內的全部制孔任務，特別適合機身段對接裝配中連接區域的制孔；同時，設備結構簡單，佔用空間小，成本低。綜合看來，大型飛機機身弧形軌道制孔方法在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製造裝備業自動化水平有著重大意義。
【發明內容】
[0006]為克服現有機身段對接裝配過程中的技術不足，本發明提供一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置及方法，適用於機身對接裝配中連接區域的一次性完成孔位的鑽孔、鍃窩等功能。[0007]在本發明中，採用多軸數控驅動自動制孔單元，自動制孔單元單元可以在弧形軌道上運動，弧形軌道分區域固定在分段拼接而成的圓形軌道上，通過支撐腳固定在機身型面上，制孔裝置可以實現圓周方向分區域自動制孔，並具有鍃窩的功能。具體公開的技術方案如下:
[0008]一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊，沿所述圓形軌道模塊滑動配合的弧形軌道模塊，和滑動配合在弧形軌道模塊上的自動制孔單元；
[0009]所述的飛機機身沿圓形軌道模塊被劃分為若干待制孔區域，弧形軌道模塊所對應的工作區域與每個待制孔區域對等，自動制孔單元用於完成弧形軌道模塊所對應的待制孔區域的制孔任務；
[0010]所述的圓形軌道模塊包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件與機身相貼合的面設有高度可調的支撐腳，且位於下部的圓形軌道組件具有與機身表面配合的支架，所述支撐腳安裝在支架上。
[0011]圓形軌道模塊。包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷依次拼接而成。每段上部圓形軌道組件包括:單段圓形軌道、支撐腳、插銷。下部圓形軌道組件包括:下部圓形軌道和支撐腳。圓形軌道通過支撐腳壓緊並固定在飛機機身蒙皮上。
[0012]優選的，兩條圓形軌道間滑動配合有軌道保持架模塊，軌道保持架模塊包括通過保持架連杆依次連接的多個軌道保持架，該軌道保持架模塊與弧形軌道模塊圍繞呈環形。每個軌道保持架上設有與圓形軌道配合的保持架滾輪，還設有用於平衡所述自動制孔單元的配重塊。
[0013]軌道保持架模塊用於保持兩條圓形軌道的等距性，同時增強制孔系統的剛性，並且在圓形軌道鋪設時，可用於檢查軌道的平行性。軌道保持架模塊包括:軌道保持架、保持架連杆、保持架連接件、保持架滾輪。9個軌道保持架通過兩側的保持架滾輪安裝在圓形軌道上，各個軌道保持架之間通過保持架連接件與保持架連杆相連並保持相應的間距。軌道保持架上安裝配重塊可以平衡自動制孔單元的重量，也便於弧形軌道模塊沿軌道變換工位。
[0014]優選的，弧形軌道模塊包括弧形軌道底座和安裝在弧形軌道底座上的弧形導軌，弧形軌道底座的兩端設有連接所述軌道保持架的弧形軌道連接架，該弧形軌道底座上還設有沿圓形軌道滑動的弧形軌滾輪，和用於固定所述弧形軌道模塊的鎖緊片，且所述的弧形軌道底座上設有引導自動制孔單元移動的弧形齒條。
[0015]弧形軌道模塊包括:弧形軌道底座、弧形導軌、弧形軌道連接架、鎖緊片、弧形軌滾輪、弧形齒條。弧形軌道模塊通過兩端的弧形軌道連接架與軌道保持架模塊相連形成一個閉環整體。弧形軌道模塊通過弧形軌滾輪安裝在圓形軌道模塊上，並可通過鎖緊片鎖緊固定在圓形軌道模塊上。
[0016]支撐腳包括支撐杆、調整螺母、支撐座、支柱、調整腳和蝶形彈簧，支撐座內安裝有兩個支柱，該支柱貫穿所述的支撐座，支柱的一端套有螺母，另一端帶有連接用球頭，所述球頭上套有抵住機身的調整腳；位於所述支撐座內的支柱部分套有蝶形彈簧，該蝶形彈簧的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設在支柱周面的環形臺階。[0017]優選的，圓形軌道組件設有支撐杆，所述支撐座套設在支撐杆上，支撐座的兩側設有與支撐杆螺紋配合的調節螺母。
[0018]支撐腳的支撐高度可調，適應不同曲率的蒙皮表面。支撐杆固定安裝在圓形軌道上，支撐座通過調整螺母安裝在支撐杆上，通過調節調整螺母改變支撐座的位置，從而來實現支撐腳的支撐高度粗調。一個支撐座安裝兩個支柱，蝶形彈簧壓縮變形安裝在支撐座內部，調整腳通過球頭連接安裝在支柱下端，可自由靈活擺動，鬆開支柱上的螺母，在蝶形彈簧作用下使得調整腳與機身型面接觸並壓緊，此時可以鎖緊螺母，實現精調。
[0019]優選的，所述弧形軌道模塊的弧長為整個圓形軌道周長的四分之一。弧形軌道模塊一次安裝固定可以覆蓋整個圓形軌道的四分之一制孔加工範圍，機身所有孔位的製備需要至少變換四次弧形軌道模塊的位置。
[0020]優選的，所述的自動制孔單元上裝有打孔用刀具的電主軸和沿弧形軌道模塊滑動的X軸底座，該電主軸安裝在一中間託板上，並設有用於安裝中間託板的執行器託板，所述執行器託板滑動配合在Y軸底座上，該Y軸底座與X軸底座轉動配合；所述的自動制孔單元還包括:x軸驅動組件，用於驅動所述的X軸底座沿弧形軌道模塊做X向運動；A軸驅動組件，用於驅動所述的Y軸底座繞A軸轉動；Y軸驅動組件，用於驅動所述的執行器託板沿Y軸底座在兩條圓形軌道間作Y向直線運動,該Y向直線垂直於所述的A軸；Β軸驅動組件，用於驅動所述的中間託板繞B軸做旋轉運動，該B軸與所述的Y向直線平行；Z1軸驅動組件，用於驅動所述的中間託板沿著Zl軸方向做直線運動，該Zl軸垂直於所述Y向直線和A軸；Z2軸驅動組件，用於驅動所述的電主軸沿Z2軸方向直線運動，該Z2軸與所述的Zl軸平行。
[0021]自動制孔單元包括:Y軸伺服電機、B軸伺服電機、Zl軸伺服電機、Ζ2軸伺服電機、中間託板、電主軸、A軸伺服電機、快換刀柄、刀具、執行器託板、Y軸底座、X軸底座、底座滾輪、X軸伺服電機、X軸齒輪。自動制孔單元通過底座滾輪安裝在弧形軌道模塊上，Y軸底座、底座滾輪和X軸驅動組件安裝在X軸底座上，驅動X軸伺服電機帶動X軸齒輪旋轉，通過X軸齒輪與弧形齒條的嚙合作用，使得自動制孔單元沿著弧形導軌作X向運動。A軸驅動組件和執行器託板安裝在Y軸底座上，通過驅動A軸伺服電機可帶動Y軸底座繞著A軸做旋轉運動，執行器託板上設有執行器和Y軸驅動組件、B軸驅動組件，通過驅動Y軸伺服電機可帶動執行器託板沿著Y軸方向做直線運動，通過驅動B軸伺服電機可帶動中間託板繞著B軸做旋轉運動。Zl軸驅動組件、Ζ2軸驅動組件和電主軸安裝在中間託板上，驅動Zl軸伺服電機可推動中間託板沿著Zl軸方向做直線運動。驅動Ζ2軸伺服電機可推動電主軸沿著Ζ2軸方向做直線運動。刀具通過快換刀柄安裝在電主軸上。
[0022]自動制孔單元的Zl軸驅動組件和電主軸安裝在中間託板上，驅動Zl軸伺服電機可推動中間託板沿著Zl軸方向做直線運動，用於補償Ζ2軸驅動行程不足，適合於雙曲面機身型面制孔加工。
[0023]制孔單元在各軸伺服電機驅動下可實現X軸、A軸、B軸三個迴轉方向和Y軸、Zl軸兩個直線方向運動，完成主軸定位和姿態調整，使得刀具軸線與加工孔型面法矢一致，通過控制電主軸和Ζ2向進給實現刀具一次鑽孔、鍃窩複合加工。
[0024]本發明還提供了一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法，分為以下步驟:
[0025]I)架設圓形軌道模塊於飛機機身外，並在圓周向上將飛機機身劃分為若干個待制孔區域；[0026]2)設置沿圓形軌道模塊滑動的弧形軌道模塊，且該弧形軌道模塊所覆蓋的機身區域與每個待制孔區域對應；
[0027]3)自動制孔單元安裝在弧形軌道模塊上，並沿弧形軌道模塊滑動以完成弧形軌道模塊所對應的待制孔區域的制孔；
[0028]4)控制弧形軌道模塊沿圓形軌道模塊滑動，並依次遍歷所有的待加工區域，完成整個飛機機身的制孔任務。
[0029]本發明的優點在於:1)適應性好，可以應用雙曲面機身；2)可以滿足飛機機身特別是機身段對接區大範圍自動制孔的加工要求；3)可以滿足孔位置精度、鍃窩深度、表面粗糙度和孔徑尺寸精度的設計要求；4)鑽孔鍃窩加工範圍可以覆蓋整個機身段周向區域，工作效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是通用的飛機機身弧形軌制孔裝置的整體結構圖；
[0031]圖2是圓形軌道模塊的結構圖；
[0032]圖3是支撐腳的剖面圖；
[0033]圖4是軌道保持架模塊的結構圖；
[0034]圖5是弧形軌道模塊和自動制孔單元的結構圖；
[0035]圖6是自動制孔單元的結構圖；
[0036]圖1中標號名稱:圓形軌道模塊1、軌道保持架模塊2、弧形軌道模塊3和自動制孔單元4、保持架連杆5。
[0037]圖2中標號名稱:單段圓形軌道6、底部圓形軌道板7、支撐腳8、插銷9、支撐杆10。
[0038]圖3中標號名稱:調整螺母11、支撐座12、支柱13、調整腳14、蝶形彈簧15。
[0039]圖4中標號名稱:軌道保持架16、保持架連接件17、保持架滾輪18。
[0040]圖5中標號名稱:弧形軌道底座19、弧形導軌20、弧形軌道連接架21、鎖緊片22、弧形軌滾輪23、弧形齒條24 ；X代表自動制孔單元X軸旋轉方向、Y代表自動制孔單元Y軸直線運動方向、A代表自動制孔單元A軸旋轉方向、B代表自動制孔單元B軸旋轉方向、Zl代表自動制孔單元Zl軸直線運動方向、Z2代表自動制孔單元Z2軸直線運動方向。
[0041]圖6中標號名稱:Y軸伺服電機25、Β軸伺服電機26、Ζ1軸伺服電機27、Ζ2軸伺服電機28、中間託板29、電主軸30、A軸伺服電機31、快換刀柄32、刀具33、執行器託板34、Y軸底座35、X軸底座36、底座滾輪37、X軸伺服電機38、X軸齒輪39。
【具體實施方式】
[0042]下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0043]通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，採用多軸數控驅動自動制孔單元4，制孔單元可以在弧形軌道上運動，弧形軌道分區域固定在分段拼接而成的圓形軌道上，通過支撐腳10固定在機身型面上，制孔系統可以實現圓周方向分區域自動制孔，並具有鍃窩的功能。
[0044]如圖1所示，本發明的制孔裝置包括:圓形軌道模塊1、軌道保持架模塊2、弧形軌道模塊3和自動制孔單元4。圓形軌道模塊I繞置在飛機機身外，軌道保持架模塊2用於圓形軌道模塊I的形狀保持，並與弧形軌道模塊3銜接呈圍繞圓形軌道模塊I的圓環，自動制孔單元4滑動配合在弧形軌道模塊3上。
[0045]如圖2所示，圓形軌道模塊I包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷9依次拼接而成。每段上部圓形軌道組件包括:單段圓形軌道6、支撐腳8、插銷9，支撐腳8安裝在單段圓形軌道6上，並抵住機身蒙皮，插銷9用於單段圓形軌道6間的銜接。下部圓形軌道組件包括:下部圓形軌道7、支撐腳8和支架。支架與機身表面形狀相適應，支撐腳8安裝在支架上。
[0046]如圖3所示，支撐腳8包括支撐杆10、調整螺母11、支撐座12、支柱13、調整腳14、蝶形彈簧15。支撐杆10安裝在圓形軌道上，並貫穿支撐座12，調整螺母11套在支撐座12兩側的支撐杆10上，用於調節和鎖緊支撐腳8的位置，支柱13貫穿支撐座12，支柱13的一端套有螺母，另一端帶有連接調整腳14的球頭；同時，位於支撐座12內的支柱部分套有蝶形彈簧15，該蝶形彈簧15的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設在支柱13周面的環形臺階。
[0047]如圖4所示,軌道保持架模塊2包括:軌道保持架16、保持架連杆5、保持架連接件17、保持架滾輪18。軌道保持架16上設有一定質量的配重塊，用於平衡自動制孔單元4的重量。軌道保持架16通過兩側的保持架滾輪18安裝在兩條圓形軌道上，保持架連杆5連接在相鄰兩軌道保持架16的保持架連接件17上。
[0048]如圖5所示，弧形軌道模塊3包括:弧形軌道底座19、弧形導軌20、弧形軌道連接架21、鎖緊片22、弧形軌滾輪23、弧形齒條24。弧形導軌20固定在弧形軌道底座19上，弧形軌道連接架21連接在弧形軌道底座19的兩端，並與保持架連接件17連接，弧形軌道底座19通過弧形軌滾輪23滑動在圓形軌道上，鎖緊片22用於固定弧形軌道底座19於圓形軌道上，弧形齒條24位於弧形軌道底座19上，用於驅動自動制孔單元4沿弧形導軌20運動。
[0049]如圖6所示，自動制孔單元4包括:Y軸伺服電機25、B軸伺服電機26、Zl軸伺服電機27、Ζ2軸伺服電機28、中間託板29、電主軸30、A軸伺服電機31、快換刀柄32、刀具33、執行器託板34、Y軸底座35、X軸底座36、底座滾輪37、X軸伺服電機38、X軸齒輪39。
[0050]自動制孔單元通過底座滾輪37安裝在弧形軌道模塊3上，Y軸底座35、底座滾輪37和X軸驅動組件安裝在X軸底座36上，X軸驅動組件包括X軸伺服電機38和位於X軸伺服電機38輸出軸上的X軸齒輪39，X軸伺服電機38帶動X軸齒輪39旋轉，通過X軸齒輪39與弧形齒條24的嚙合作用，使得自動制孔單元沿著弧形導軌20作X向運動。A軸驅動組件和執行器託板34安裝在Y軸底座35上，A軸驅動組件包括A軸伺服電機31，通過驅動A軸伺服電機31可帶動Y軸底座35繞著A軸做旋轉運動，執行器託板34上設有執行器和Y軸驅動組件、B軸驅動組件，Y軸驅動組件中的Y軸伺服電機25可帶動執行器託板34沿著Y軸方向做直線運動，B軸驅動組件內的B軸伺服電機26可帶動中間託板29繞著B軸做旋轉運動。Zl軸驅動組件、Ζ2軸驅動組件和電主軸30安裝在中間託板29上，Zl軸驅動組件帶有的Zl軸伺服電機27可推動中間託板29沿著Zl軸方向做直線運動。Ζ2軸驅動組件帶有的驅動Ζ2軸伺服電機28可推動電主軸30沿著Ζ2軸方向做直線運動。刀具33通過快換刀柄32安裝在電主軸30上。
[0051]自動制孔單元的Zl軸驅動組件和電主軸30安裝在中間託板29上，驅動Zl軸伺服電機27可推動中間託板29沿著Zl軸方向做直線運動，用於補償Ζ2軸驅動行程不足，適合於雙曲面機身型面制孔加工。
[0052]制孔單元在各軸伺服電機驅動下可實現X軸、A軸、B軸三個迴轉方向和Y軸、Zl軸兩個直線方向運動，完成主軸定位和姿態調整，使得刀具軸線與加工孔型面法矢一致，通過控制電主軸和Z2向進給實現刀具一次鑽孔、鍃窩複合加工。
[0053]本發明的工作過程如下:
[0054]I)安裝圓形軌道模塊
[0055]圓形軌道模塊I包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由9段上部圓形軌道組件和I段下部圓形軌道組件通過插銷9依次拼接而成。支撐腳8分布在圓形軌道上，支撐腳8的支撐高度可調，適應不同曲率的蒙皮表面。圓形軌道通過可自由靈活擺動的支撐腳8適應機身不同曲率的蒙皮表面並壓緊，通過調整螺母11調節蝶形彈簧15壓縮變形量可自由調節調整腳14施加在蒙皮表面的載荷大小，從而實現圓形軌道壓緊並固定在飛機機身段型面上。
[0056]2)安裝保持架模塊
[0057]調節兩條圓形軌道之間的距離，將軌道保持架16通過保持架滾輪18依次安裝在圓形軌道上，九個軌道保持架16之間通過保持架連杆5相連，保證各個軌道保持架16均布在圓形軌道上，用於保持兩條圓形軌道的等距性，同時增強制孔系統的剛性。
[0058]3)安裝弧形軌道模塊
[0059]飛機機身段對接區的制孔加工區域可分為上下左右四個區域，每個區域佔了整個圓形軌道的四分之一，弧形軌道模塊3的加工範圍可以覆蓋一個加工區域，將弧形軌道模塊3通過弧形軌滾輪23安裝在圓形軌道模塊I上，通過弧形軌道連接架21與保持架連杆5相連使得弧形軌道模塊3與軌道保持架模塊2連接成為一個環向整體。弧形軌道模塊3在圓形軌道模塊I上的位置可以手工調節，當弧形軌道模塊3到達相應加工區域後，通過鎖緊片22將弧形軌道模塊3鎖緊安裝在圓形軌道模塊I上。
[0060]4)安裝自動制孔單元
[0061]自動制孔單元4通過底座滾輪37安裝在弧形導軌20上，X軸齒輪39與弧形齒條24嚙合。由於自動制孔單元4質量較大，在圓形軌道另一側的軌道保持架16上安裝相應質量的配重塊，用來平衡自動制孔單元4的重量，同時也便於弧形軌道模塊3沿軌道變換工位。
[0062]5)帶刀具的主軸定位、刀具制孔和鍃窩
[0063]驅動X軸伺服電機38帶動X軸齒輪39旋轉，與X軸齒輪39嚙合的弧形齒條24固定不動，使得自動制孔單元4沿著弧形導軌20作X向運動。A軸驅動組件和執行器託板34安裝在Y軸底座35上，通過驅動A軸伺服電機31可帶動Y軸底座35繞著A軸旋轉，實現刀具33的A軸角度的調節。通過驅動Y軸伺服電機25可帶動執行器託板34沿著Y軸方向做直線運動。通過驅動B軸伺服電機26可帶動中間託板29繞著B軸做旋轉運動，實現刀具33的B軸角度的調節。通過調節X軸、Y軸、A軸、B軸的位姿，使刀具33軸線與被加工孔軸線重合。
[0064]Zl軸驅動組件、Z2軸驅動組件和電主軸30安裝在中間託板29上，驅動Zl軸伺服電機27可推動中間託板29沿著Zl軸方向做直線運動，用於調節電主軸進給單元與機身制孔加工表面距離。驅動Z2軸伺服電機28可實現Z2軸方向進給運動，實現刀具33的制孔鍃窩工作。
[0065]6)完成所有孔製作
[0066]重複步驟5)，自動制孔單元4移動到下一個孔位完成制孔鍃窩。完成一個加工區域所有孔位的制孔後，鬆開鎖緊片22與圓形軌道的連接，沿著圓形軌道周向旋轉弧形軌道模塊3到達下一個加工區域後重新鎖緊，重複上述步驟，實現飛機機身段對接區所有孔位的自動制孔。
【權利要求】
1.一種通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，包括繞置在飛機機身外的圓形軌道模塊(1)，沿所述圓形軌道模塊(1)滑動配合的弧形軌道模塊(3)，和滑動配合在弧形軌道模塊(3)上的自動制孔單元(4)； 所述的飛機機身沿圓形軌道模塊(1)被劃分為若干待制孔區域，弧形軌道模塊(3)所對應的工作區域與每個待制孔區域對等，自動制孔單元(4)用於完成弧形軌道模塊(3)所對應的待制孔區域的制孔任務； 所述的圓形軌道模塊(1)包括兩條圓形軌道，每條圓形軌道由多段圓形軌道組件拼接而成，每段圓形軌道組件朝向機身的一側設有高度可調的支撐腳(8)，且位於下部的圓形軌道組件具有與機身表面配合的支架，所述支撐腳(8)安裝在支架上。
2.如權利要求1所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，兩條圓形軌道間滑動配合有軌道保持架模塊(2 )，軌道保持架模塊(2 )包括通過保持架連杆(5 )依次連接的多個軌道保持架(16)，該軌道保持架模塊(2)與弧形軌道模塊(3)圍繞呈環形。
3.如權利要求2所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，每個軌道保持架(16)上設有與圓形軌道配合的保持架滾輪(18)，還設有用於平衡所述自動制孔單元(4)的配重塊。
4.如權利要求3所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，弧形軌道模塊(3)包括弧形軌道底座(19)和安裝在弧形軌道底座(19)上的弧形導軌(20)，弧形軌道底座(19)的兩端設有連接所述軌道保持架(16)的弧形軌道連接架(21)， 該弧形軌道底座(19)上還設有沿圓形軌道滑動的弧形軌滾輪(23)，和用於固定所述弧形軌道模塊(3)的鎖緊片(22)。
5.如權利要求4所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，所述的弧形軌道底座(19)上設有引導自動制孔單元(4)移動的弧形齒條(24)。
6.如權利要求5所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，所述的支撐腳(8)包括支撐座(12)，支撐座(12)內安裝有兩個支柱(13)，該支柱(13)貫穿所述的支撐座(12)，支柱(13)的一端套有螺母，另一端帶有連接用球頭，所述球頭上套有抵住機身的調整腳(14); 位於所述支撐座(12)內的支柱部分套有蝶形彈簧(15)，該蝶形彈簧(15)的一端抵住所述的螺母，另一端抵住凸設在支柱(13)周面的環形臺階。
7.如權利要求6所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，圓形軌道組件上設有支撐杆(10 )，所述支撐座(12)套設在支撐杆(10 )上，支撐座(12 )的兩側設有與支撐杆(10 )螺紋配合的調節螺母(11)。
8.權利要求1述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，所述的自動制孔單元上裝有打孔用刀具的電主軸(30)和沿弧形軌道模塊(3)滑動的X軸底座(36)，該電主軸(30)安裝在一中間託板(29)上，並設有用於安裝中間託板(29)的執行器託板(34)，所述執行器託板(34)滑動配合在Y軸底座(35)上，該Y軸底座(35)與X軸底座(36)轉動配合； 所述的自動制孔單元還包括: X軸驅動組件，用於驅動所述的X軸底座(36)沿弧形軌道模塊(3)做X向運動； A軸驅動組件，用於驅動所述的Y軸底座(35)繞A軸轉動； Y軸驅動組件，用於驅動所述的執行器託板(34)沿Y軸底座(35)在兩條圓形軌道間作Y向直線運動，該Y向直線垂直於所述的A軸； B軸驅動組件， 用於驅動所述的中間託板(29)繞B軸做旋轉運動，該B軸與所述的Y向直線平行； Zl軸驅動組件，用於驅動所述的中間託板(29)沿著Zl軸方向做直線運動，該Zl軸垂直於所述Y向直線和A軸； Z2軸驅動組件，用於驅動所述的電主軸(30)沿Z2軸方向直線運動，該Z2軸與所述的Zl軸平行。
9.權利要求8所述的通用的飛機機身弧形軌制孔裝置，其特徵在於，所述的刀具通過快換刀柄安裝在電主軸(30)上。
10.一種通用的飛機機身弧形軌制孔方法，其特徵在於，分為以下步驟: 1)架設圓形軌道模塊於飛機機身外，並在圓周向上將飛機機身劃分為若干個待制孔區域； 2)設置沿圓形軌道模塊滑動的弧形軌道模塊，且該弧形軌道模塊所覆蓋的機身區域與每個待制孔區域對應； 3)自動制孔單元安裝在弧形軌道模塊上，並沿弧形軌道模塊滑動以完成弧形軌道模塊所對應的待制孔區域的制孔； 4)控制弧形軌道模塊沿圓形軌道模塊滑動，並依次遍歷所有的待加工區域，完成整個飛機機身的制孔任務。
【文檔編號】B23B41/00GK103920904SQ201410124336
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】蔣君俠, 黃奇偉, 朱偉東, 柯映林 申請人:浙江大學