專利名稱：一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置及方法。
背景技術(shù)：
飛機(jī)利用空氣在機(jī)翼上產(chǎn)生的壓力差進(jìn)行飛行，既有民用、又有軍用。飛機(jī)的機(jī)體重量必須盡可能的輕，所以，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件、外蒙皮均為薄壁結(jié)構(gòu)，薄壁結(jié)構(gòu)零件的特點(diǎn)是剛性差，由眾多的薄壁結(jié)構(gòu)件通過鉚釘連接、膠連接、螺栓連接，形成剛性結(jié)構(gòu)部件，部件再進(jìn)一步裝配成整體飛機(jī)機(jī)體。
飛機(jī)的零件采用機(jī)械加工、數(shù)控加工、化學(xué)洗切、噴丸成型、焊接、模型沖壓成型等方法制成薄壁結(jié)構(gòu)零件。零件加工完成后，進(jìn)入部件裝配工序。飛機(jī)的部件裝配完全依賴于特殊的工藝裝備，即型架進(jìn)行部件裝配工序。
在飛機(jī)裝配生產(chǎn)過程中，最為關(guān)鍵的是裝配協(xié)調(diào)體系的建立，雖然有部分采用了數(shù)字化傳遞，但主要的傳遞方法還是模擬量傳遞，即飛機(jī)外形數(shù)學(xué)模型一樣板一樣件一型架一飛機(jī)部件一飛機(jī)整體。飛機(jī)整體的裝配精確度取決于部件精確度，部件精確度取決于型架的精確度，型架的精確度取決于樣件，樣件的精確度取決于樣板的精確度。中間環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致飛機(jī)整體精確度降低，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，成本高。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置及方法，能夠有效解決現(xiàn)存的模擬量裝配協(xié)調(diào)體系的主要缺陷，全部采用數(shù)字量裝配協(xié)調(diào)體系， 可以大幅度縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，大幅度降低生產(chǎn)準(zhǔn)備成本。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置，包括左、右立柱和上、下橫梁；在左、右立柱上設(shè)置有導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝有可上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，所述結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置自身可沿水平方向左右伸縮；在所述結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置的伸縮端安裝有兩個(gè)位移傳感器；上下橫梁固定安裝在立柱上， 在上、下橫梁上設(shè)置有導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)置有卡板定位和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，卡板上端安裝在上橫梁上；卡板可沿水平方向左右移動(dòng)，在卡板上下兩端均安裝有位移傳感器；在每個(gè)卡板上安裝有飛機(jī)外形定位柱，在飛機(jī)外形定位柱上安裝有定位柱定位機(jī)構(gòu)、定位柱導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 飛機(jī)外形定位柱可沿水平方向前后伸縮，在飛機(jī)外形定位柱的伸縮端安裝有位移傳感器。
本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配方法，包括如下步驟步驟一、確定飛機(jī)裝配型架三維空間依據(jù)飛機(jī)工藝和部件裝配工藝分配，確定每個(gè)型架的左右立柱和上下橫梁的尺寸大小，確保立柱和橫梁同時(shí)滿足飛機(jī)部件在三維空間所需尺寸大小和型架力學(xué)剛性的要求， 同時(shí)確定卡板尺寸；步驟二、在型架的左右立柱上安裝結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，在上下橫梁上安裝卡板， 在卡板上安裝飛機(jī)外形定位柱，在型架立柱、卡板和外形定位柱上安裝位移傳感器；步驟三、讀取與裝配工序有關(guān)的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)；步驟四、利用空間坐標(biāo)變換計(jì)算方法，對(duì)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理，將數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)變換到步驟一確定的型架三維空間坐標(biāo)系中；步驟五、根據(jù)所要裝配部件的外形尺寸復(fù)雜程度和裝配工藝文件要求，確定飛機(jī)部件連接定位點(diǎn)數(shù)量、卡板數(shù)量、卡板定位柱數(shù)量；步驟六、計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟四轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)自動(dòng)生成全部定位點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；步驟七、計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，令相應(yīng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)各相應(yīng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到各個(gè)定位點(diǎn)確定的位置，在移動(dòng)過程中計(jì)算機(jī)通過各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)傳輸?shù)母飨鄳?yīng)機(jī)構(gòu)的位置實(shí)際數(shù)據(jù)和部件裝配需要的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，直至各相應(yīng)機(jī)構(gòu)到達(dá)所需位置為止。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是通過在飛機(jī)裝配裝置(型架、加工臺(tái)、托架)及其與飛機(jī)外形有關(guān)的外形定位卡板和定位柱上安裝位移傳感器，精確控制和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、外形定位有關(guān)機(jī)構(gòu)的三維坐標(biāo)，達(dá)到在飛機(jī)裝配、加工過程中，用數(shù)字信息準(zhǔn)確控制飛機(jī)外形有關(guān)的結(jié)構(gòu)件、外蒙皮等的裝配、加工精確度，使得飛機(jī)裝配實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)柔性數(shù)字化制造，徹底取消原有裝配方法所需的樣板和價(jià)格昂貴的樣件，一套裝置(型架、加工臺(tái)、 托架)可以應(yīng)用到多個(gè)工位、多個(gè)機(jī)種，徹底改變現(xiàn)行飛機(jī)裝配、加工裝置(型架、加工臺(tái)、托架)制造過程周期長、成本高、單套型架僅能用于單個(gè)工位、單個(gè)機(jī)種，適應(yīng)性差的現(xiàn)狀，能夠大幅度縮短飛機(jī)研制、生產(chǎn)周期，大幅度降低飛機(jī)研制、生產(chǎn)成本，增強(qiáng)飛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提供經(jīng)濟(jì)效益。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本發(fā)明裝配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的卡板在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置，如圖1至圖2所示，包括型架左立柱I、型架右立柱2，下橫梁3、上橫梁4、結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置(包括導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5、工件定位機(jī)構(gòu)6、 機(jī)翼聯(lián)接機(jī)構(gòu)7)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件8、卡板9、定位柱定位機(jī)構(gòu)10、定位柱導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11、飛機(jī)外形定位柱12和卡板定位和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)13，以及由坐標(biāo)軸Y和Z構(gòu)成的水平面Υ0Ζ，由坐標(biāo)軸X和Y構(gòu)成的立面Χ0Υ，由坐標(biāo)軸X和Z構(gòu)成的立面XOZ ;其中在立面XOY上設(shè)置型架左立柱I、型架右立柱2，下橫梁3、上橫梁4，左右立柱選用已有的標(biāo)準(zhǔn)件，可以滿足剛性和穩(wěn)定性的要求。在左、右立柱上設(shè)置有導(dǎo)軌，用于安裝結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置可以沿立柱上的導(dǎo)軌上下精確移動(dòng)(即沿X軸)， 結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置自身可以沿水平方向左右伸縮(即在立面XOY上平行于Y軸方向左右伸縮)，在結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置的伸縮端安裝有兩個(gè)位移傳感器，分別用于指示結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置的上下位置(即X坐標(biāo))和水平位置(即Y坐標(biāo))；上下橫梁固定安裝在立柱上，橫梁須機(jī)械加工，保持高的線性度和力學(xué)剛性；在上、下橫梁上設(shè)置有導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)置有卡板定位和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)13，用于卡板9上下兩端的安裝、定位及其移動(dòng)；卡板9安裝在上橫梁上，卡板下端可以定位，也可以以上端為軸心旋轉(zhuǎn)打開 (即卡板有兩個(gè)位置，一是工作位置，二是非工作位置或打開位置)，便于工件的進(jìn)出?？ò? 可以沿水平方向左右移動(dòng)(即在立面XOY上沿Y軸方向左右移動(dòng))，以滿足卡板定位需要，在卡板9上下兩端均安裝有位移傳感器，分別用于指示卡板上下兩端的水平位置(即Y坐標(biāo)); 在每個(gè)卡板9上安裝有若干個(gè)飛機(jī)外形定位柱12,在飛機(jī)外形定位柱12上安裝有定位柱定位機(jī)構(gòu)10、定位柱導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11，飛機(jī)外形定位柱12可以沿水平方向前后伸縮(即沿Z 軸方向前后伸縮)，以滿足裝配需要，在飛機(jī)外形定位柱12的伸縮端安裝有位移傳感器，用于指示飛機(jī)外形定位柱的前后位置(即Z坐標(biāo))。
本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配方法，包括如下步驟步驟一、確定飛機(jī)裝配型架三維空間坐標(biāo)依據(jù)飛機(jī)工藝和部件裝配工藝分配，確定每個(gè)型架的左右立柱和上下橫梁的尺寸大小，確保立柱和橫梁同時(shí)滿足飛機(jī)部件在三維空間所需尺寸大小和型架力學(xué)剛性的要求， 型架尺寸確定之后，型架三維空間坐標(biāo)就已經(jīng)確定了 ；型架尺寸確定后，卡板尺寸就可以確定了。
步驟二、在型架的左右立柱上安裝結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，在上下橫梁安裝卡板，在卡板上安裝飛機(jī)外形定位柱，在型架立柱、卡板和外形定位柱上安裝位移傳感器， 用于精確測(cè)量相應(yīng)機(jī)構(gòu)在型架三維坐標(biāo)系的三維尺寸數(shù)據(jù)，位移傳感器的定位精度小于 O. Imm0步驟三、讀取與裝配工序有關(guān)的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)；步驟四、利用空間坐標(biāo)變換計(jì)算方法，對(duì)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理，將數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)變換到步驟一確定的型架坐標(biāo)系中；步驟五、根據(jù)所要裝配部件的外形尺寸復(fù)雜程度和裝配工藝文件要求，確定飛機(jī)部件連接定位點(diǎn)數(shù)量、卡板數(shù)量、卡板定位柱數(shù)量；步驟六、計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟四轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)自動(dòng)生成全部定位點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；步驟七、計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，令相應(yīng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)各相應(yīng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到各個(gè)定位點(diǎn)確定的位置，在移動(dòng)過程中計(jì)算機(jī)通過各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)傳輸?shù)母飨鄳?yīng)機(jī)構(gòu)的位置實(shí)際數(shù)據(jù)和部件裝配需要的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，直至各相應(yīng)機(jī)構(gòu)到達(dá)所需位置為止。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置，其特征在于包括左、右立柱和上、下橫梁；在左、右立柱上設(shè)置有導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝有可上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，所述結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置自身可沿水平方向左右伸縮；在所述結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置的伸縮端安裝有兩個(gè)位移傳感器；上下橫梁固定安裝在立柱上，在上、下橫梁上設(shè)置有導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)置有卡板定位和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，卡板上端安裝在上橫梁上；卡板可沿水平方向左右移動(dòng)，在卡板上下兩端均安裝有位移傳感器；在每個(gè)卡板上安裝有飛機(jī)外形定位柱，在飛機(jī)外形定位柱上安裝有定位柱定位機(jī)構(gòu)、定位柱導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，飛機(jī)外形定位柱可沿水平方向前后伸縮，在飛機(jī)外形定位柱的伸縮端安裝有位移傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置，其特征在于所述卡板下端可定位在下橫梁上，也可以卡板上端為軸心旋轉(zhuǎn)打開。
3.—種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一、確定飛機(jī)裝配型架三維空間 依據(jù)飛機(jī)工藝和部件裝配工藝分配，確定每個(gè)型架的左右立柱和上下橫梁的尺寸大小，確保立柱和橫梁同時(shí)滿足飛機(jī)部件在三維空間所需尺寸大小和型架力學(xué)剛性的要求，同時(shí)確定卡板尺寸； 步驟二、在型架的左右立柱上安裝結(jié)構(gòu)件裝配接頭定位裝置，在上下橫梁上安裝卡板，在卡板上安裝飛機(jī)外形定位柱，在型架立柱、卡板和外形定位柱上安裝位移傳感器； 步驟三、讀取與裝配工序有關(guān)的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)； 步驟四、利用空間坐標(biāo)變換計(jì)算方法，對(duì)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理，將數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)變換到步驟一確定的型架三維空間坐標(biāo)系中； 步驟五、根據(jù)所要裝配部件的外形尺寸復(fù)雜程度和裝配工藝文件要求，確定飛機(jī)部件連接定位點(diǎn)數(shù)量、卡板數(shù)量、卡板定位柱數(shù)量； 步驟六、計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟四轉(zhuǎn)換后的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)自動(dòng)生成全部定位點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)； 步驟七、計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，令相應(yīng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)各相應(yīng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到各個(gè)定位點(diǎn)確定的位置，在移動(dòng)過程中計(jì)算機(jī)通過各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)傳輸?shù)母飨鄳?yīng)機(jī)構(gòu)的位置實(shí)際數(shù)據(jù)和部件裝配需要的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，直至各相應(yīng)機(jī)構(gòu)到達(dá)所需位置為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配方法，其特征在于所述位移傳感器的定位精度小于O. 1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)柔性飛機(jī)裝配裝置及方法，通過在飛機(jī)裝配裝置及其與飛機(jī)外形有關(guān)的外形定位卡板和定位柱上安裝位移傳感器，精確控制和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、外形定位有關(guān)機(jī)構(gòu)的三維坐標(biāo)，達(dá)到在飛機(jī)裝配、加工過程中，用數(shù)字信息準(zhǔn)確控制飛機(jī)外形有關(guān)的結(jié)構(gòu)件、外蒙皮等的裝配、加工精確度，使得飛機(jī)裝配實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)柔性數(shù)字化制造，徹底取消原有裝配方法所需的樣板和價(jià)格昂貴的樣件，一套裝置可以應(yīng)用到多個(gè)工位、多個(gè)機(jī)種，徹底改變現(xiàn)行飛機(jī)裝配、加工裝置制造過程周期長、成本高、單套型架僅能用于單個(gè)工位、單個(gè)機(jī)種，適應(yīng)性差的現(xiàn)狀，能夠大幅度降低飛機(jī)研制、生產(chǎn)成本，增強(qiáng)飛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提供經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B64F5/00GK102975866SQ20121051351
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者崔喬 申請(qǐng)人:成都晉威科技有限公司