一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置

摘要

本发明提供了一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置，包括主基座，主基座上设置有定塔台和动塔台，定塔台和动塔台之间夹持有飞机蒙皮，主基座外靠飞机蒙皮内弧面的一侧设置有第一辅基座，主基座外另一侧设置有第二辅基座。当第一辅基座上设置有两个内形定位单元时，第二辅基座上设置有一个外形定位单元；当第一辅基座上设置有机械手时，第二辅基座上设置有两个外形定位单元。本发明通过将飞机蒙皮固定在主基座上，在主基座的两侧还设置有两个辅基座，辅基座上可设置有外形定位单元，内形定位单元和加工用机械手，从而使得飞机蒙皮在加工过程中能灵活的利用外形定位单元和内形定位单元对飞机蒙皮进行定位，便于完成对飞机蒙皮的加工。

说明书

技术领域

本发明属于飞机蒙皮加工技术领域，尤其涉及一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置。

背景技术

飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力，早期的或低速小型飞机用布（麻、棉)作为蒙皮，此时的蒙皮只能承受部分有限的气动载荷，不参加整体受力。目前的飞机常见的蒙皮有金属蒙皮，复合材料层压蒙皮、夹层蒙皮和整体壁板等。

传统飞机蒙皮制造在零件制造阶段采用的是全尺寸模胎划线，手工加工。在装配阶段，采用装配型架，每个组件一套，手工装配，此种方式工装制造周期长，占地面积大，成本高，产品适应性差，一对一，即一项零件/组件需要一套工装，不同机型工装一般不能通用，飞机研制周期长，一般在15年左右。

近年，飞机零组件制造采用了点阵式真空吸盘柔性定位系统，部分仅在原来刚性工装基础上增加一些简单可更换单元。其中多点式真空吸盘较为流行，该系统有效解决产品适应性，与数控加工设备配合使用，提高零件制造精度。

但是多点式真空吸盘系统制造成本高，调整过程较为复杂，在大面积的飞机蒙皮加工过程中难以普及使用，影响飞机蒙皮加工过程中的定位作业。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明通过飞机零组件制造用点阵式真空吸盘柔性定位系统进行改进，利用外形定位单元和外形行为单元配合，完成对大面积的飞机蒙皮加工，将飞机蒙皮加工时的零件制造和壁板装配定位融为一体，减少了蒙皮制造过程中的协调环节，减少了飞机蒙皮定位专用工装，省略了飞机蒙皮的二次定位，即将制造与装配一体化，减少了零组件周转的次数，使得产品的适应性更强，而且加工成本降低，效率得到了提高。

具体的，本发明提供一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置，包括主基座，所述主基座上设置有定塔台和动塔台，所述定塔台固定在主基座上一端，所述主基座上还设置有滑轨，所述动塔台滑动连接在滑轨上，所述定塔台和动塔台之间夹持有飞机蒙皮。

所述主基座外靠飞机蒙皮内弧面的一侧设置有第一辅基座，所述主基座外另一侧设置有第二辅基座，所述第一辅基座和第二辅基座上也分别设置有滑轨；

当所述第一辅基座上设置有两个内形定位单元时，所述第二辅基座上设置有一个外形定位单元。

当所述第一辅基座上设置有机械手时，所述第二辅基座上设置有两个外形定位单元。

作为本发明的进一步说明，所述定塔台和动塔台的相邻侧分别固定有连接盘，所述连接盘为半圆形，且在其靠近外边处均匀的设置有八个夹持单元。

作为本发明的进一步说明，所述夹持单元包括锥形块、弧形块和夹紧气缸，所述锥形块和弧形块分别固定在连接盘的侧面，且在锥形块和弧形块之间设置有飞机蒙皮夹持空间，所述夹紧气缸设置在弧形块的中间，且所述夹紧气缸的伸缩轴将弧形块贯穿，在所述夹紧气缸的作用下完成飞机蒙皮在夹持单元内的夹持固定。

作为本发明的进一步说明，所述内形定位单元包括第一立柱、第一连接板、第一定位架、第一定位柱和凸卡板。

其中，所述第一立柱滑动连接在第一辅基座的滑轨上，所述第一立柱的两侧分别滑动连接有第一滑块，所述第一连接板滑动连接在其中一个第一滑块的外侧，所述第一连接板的外侧固定有第一定位架，所述第一定位架的外侧套接有多个第一定位柱；

另一个所述第一滑块的外侧滑动连接有第二连接板，所述第二连接板的外侧套接有凸卡板。

作为本发明的进一步说明，所述第一定位柱的外侧端端部均设置有真空吸盘。

作为本发明的进一步说明，所述第一滑块竖向滑动连接在第一立柱的两侧，所述第一连接板和第二连接板横向滑动连接在第一滑块的外侧。

作为本发明的进一步说明，所述第一辅基座上设置有两个内形定位单元时，在第一辅基座上两个内形定位单元之间还滑动连接有加工气缸。

作为本发明的进一步说明，所述外形定位单元包括第二立柱、第二滑块、第二定位架、第二定位柱和凹卡板。

其中，所述第二立柱的两侧分别竖向滑动连接有第二滑块，其中一个第二滑块的外侧横向滑动连接有第二定位架，所述第二定位架的外侧也分别套接有多个第二定位柱。

另一个所述第二滑块的外侧横向滑动连接有第三连接板，所述凹卡板的连接端固定在第三连接板的侧端。

作为本发明的进一步说明，所述第二定位柱的外侧的外侧端端部也分别设置有真空吸盘。

作为本发明的进一步说明，所述机械手的底座通过螺栓固定在第一辅基座上，且在机械手的工作端固定有加工头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在主基座上的两个塔台上设置用于飞机蒙皮夹持固定的夹紧单元，利用夹紧单元将待加工的飞机蒙皮固定在主基座上，在主基座的两侧还设置两个辅基座，辅基座上根据加工的方式可设置有外形定位单元、内形定位单元和加工用机械手，从而使得飞机蒙皮在加工过程中能依据加工的位置和加工的方式，灵活的利用外形定位单元和内形定位单元相配合对飞机蒙皮进行定位，便于完成对飞机蒙皮的多种方式的加工。

附图说明

图1为本发明提供的一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置的外形定位单元和内形定位单元安装结构示意图；

图2为本发明提供的一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置的外形定位单元和内形定位单元安装俯视图；

图3为本发明提供的一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置的外形定位单元和机械手安装结构示意图；

图4为本发明提供的一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置的外形定位单元和机械手安装结构俯视图。

附图标记说明

主基座1、定塔台11、动塔台12、连接盘13、锥形块14、弧形块15、夹紧气缸16、第一辅基座2、第二辅基座3、飞机蒙皮4、内形定位单元5、第一立柱51、第一连接板53、第一定位架54、第一定位柱55、第二连接板56、凸卡板57、加工气缸6、外形定位单元7、第二立柱71、第二滑块72、第二定位架73、第二定位柱74、第三连接板75、凹卡板76、机械手8、加工头81。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。

实施例1，如图1和图2所示，提供一种飞机蒙皮类零件数字化制造柔性定位装置，包括主基座1，所述主基座1上设置有定塔台11和动塔台12，其中定塔台11固定在主基座1上一端，主基座1上还设置有滑轨，所述动塔台12滑动连接在滑轨上，动塔台12与滑轨之间设置有锁定机构，用于在动塔台12完成位置的调整后锁定。

在所述定塔台11和动塔台12之间夹持有飞机蒙皮4。

在飞机蒙皮4夹持时，先通过吊装将飞机蒙皮4的一端与定塔台11之间固定连接，然后调整动塔台12与定塔台11之间的间距，调整至定塔台11与动塔台12之间的距离与飞机蒙皮4的长度相同，将飞机蒙皮4的另一端固定在动塔台12上，即可完成飞机蒙皮4与定塔台11和动塔台12之间的连接，此处的飞机蒙皮4为待加工的飞机蒙皮4原料件。

为了便于进行飞机蒙皮4的夹持固定，所述定塔台11和动塔台12的相邻侧分别固定有连接盘13，所述连接盘13为半圆形，且在其靠近外边处均匀的设置有八个夹持单元。

所述夹持单元包括锥形块14、弧形块15和夹紧气缸16，所述锥形块14和弧形块15分别固定在连接盘13的侧面，且在锥形块14和弧形块15之间设置有飞机蒙皮4夹持空间，八个夹持单元相互之间形成圆形的飞机蒙皮4夹持空间。

多个锥形块14的外圆面形成飞机蒙皮4的圆形面，便于飞机蒙皮4的夹持，而且锥形块14在面对不同圆面类型的飞机蒙皮4夹持时，可更换不同类型的锥形块14。

所述夹紧气缸16设置在弧形块15的中间，且所述夹紧气缸16的伸缩轴将弧形块15贯穿，在所述夹紧气缸16的作用下完成飞机蒙皮4在夹持单元内的夹持固定，即在需要夹持固定飞机蒙皮4时，先将飞机蒙皮4的端部分别卡进定塔台11的多个夹持单元中，然后开动夹紧气缸16，使得夹紧气缸16开动完成飞机蒙皮4端部的夹持固定，动塔台12的夹持固定原理与定塔台11的相同，当动塔台12和定塔台11分别将飞机蒙皮4的两端固定后，完成飞机蒙皮4在主基座1上的固定。

所述主基座1外靠飞机蒙皮4内弧面的一侧设置有第一辅基座2，所述主基座1外另一侧设置有第二辅基座3，所述第一辅基座2和第二辅基座3上也分别设置有滑轨，在第一辅基座2和第二辅基座3上还分别设置有气缸动力机构。

所述第一辅基座2上设置有两个内形定位单元5时，所述第二辅基座3上设置有一个外形定位单元7。

所述内形定位单元5包括第一立柱51、第一连接板53、第一定位架54、第一定位柱55和凸卡板57；所述第一立柱51滑动连接在第一辅基座2的滑轨上，第一立柱51与第一辅基座2的滑轨之间也设置有锁定机构，用于完成第一立柱51在滑轨上的位置锁定。

所述第一立柱51的两侧分别滑动连接有第一滑块52，所述第一滑块52竖向滑动连接在第一立柱51的两侧，即第一滑块52在第一立柱51上的高度能灵活调整。

所述第一连接板53横向滑动连接在第一滑块52的外侧，所述第一连接板53的外侧固定有第一定位架54，所述第一定位架54的外侧套接有多个第一定位柱55，在第一定位架54内每个定位柱55的内侧端分别设置有调整气缸，在调整气缸的作用下使得第一定位柱55在第一定位架54外侧端的延伸长度不同，进而使得不同位置的第一定位柱55相互配合形成外圆面，所述第一定位柱55的外侧端端部均设置有真空吸盘，在多个第一定位柱55调整成飞机蒙皮4的圆形面时，利用真空吸盘将其与飞机蒙皮4内弧面之间吸附固定，即可完成内形定位单元5与飞机蒙皮4之间的连接；

另一个所述第一滑块52的外侧滑动连接有第二连接板56，第二连接板56横向滑动连接在第一滑块52的外侧，所述第二连接板56的外侧套接有凸卡板57，在第二连接板56的内侧也设置有用于调整凸卡板57延伸外长度的的调整气缸，凸卡板57外侧为外圆面，与飞机蒙皮4的圆面直径大小相同，便于提供飞机蒙皮4加工过程中的支撑力。

在飞机蒙皮4定位加工过程中，先调整凸卡板57抵在飞机蒙皮4的内圆面上，完成飞机蒙皮4的支撑，然后利用第一定位柱55的真空吸盘将飞机蒙皮4内弧面吸附固定，提高了飞机蒙皮4加工过程中的稳定性。

所述外形定位单元7包括第二立柱71、第二滑块72、第二定位架73、第二定位柱74和凹卡板76，所述第二立柱71的两侧分别竖向滑动连接有第二滑块72，其中一个第二滑块72的外侧横向滑动连接有第二定位架73，所述第二定位架73的外侧也分别套接有多个第二定位柱74，所述第二定位柱74与第二定位架73的连接方式与第一定位柱55在第一定位架54的连接方式相同。

在使用过程中，调整第二定位柱74的延伸长度与飞机蒙皮4的渐变的外圆面相同，第二定位柱74的外侧的外侧端端部也分别设置有真空吸盘，利用第二定位柱74外侧的真空吸盘进行吸附连接，所述第二滑块72的外侧横向滑动连接有第三连接板75，所述凹卡板76的连接端固定在第三连接板75的侧端，凹卡板76外侧为内凹的圆面，与飞机蒙皮4渐变的外圆面相同；

从而在第二定位柱74和凹卡板76使得飞机蒙皮4在小范围的圆面渐变加工过程中，提高辅助的支撑作用，避免在渐变圆面加工时造成飞机蒙皮4的损坏，形成过渡作用，提高了飞机蒙皮4的加工效率。

具体在使用过程中，将第二辅助基座3上的外形定位单元7通过滑轨移动至飞机蒙皮4加工过程中渐变区域内，然后调整第二定位柱74使得多个第二定位柱74外侧端形成的圆形面与飞机蒙皮4的外圆面相同，先将凹卡板76抵在飞机蒙皮4的外侧，再利用第二定位柱74外侧的真空吸盘将飞机蒙皮4吸附固定，完成飞机蒙皮4在渐变区域内的支撑，便于完成飞机蒙皮4的定位加工。

为了便于在飞机蒙皮4内圆面上的加工，在第一辅基座2上两个内形定位单元5之间还滑动连接有加工气缸6，加工气缸6与飞机蒙皮4的加工方式相配合，灵活的在其端部安装加工工具。

实施例2，如图3-4所示，与实施例1不同的是，在第一辅基座2上通过螺栓固定固定有机械手8，在机械手8的工作端固定有加工头81，在第二辅基座3上设置有两个外形定位单元7，其中两个外形定位单元7完成飞机蒙皮4外圆面加工区的定位，然后利用机械手8与加工头81配合完成飞机蒙皮4的内圆面的加工。

使用时，同样的先利用定塔台11和动塔台12将飞机蒙皮4固定在定塔台11和动塔台12之间，在固定时，调整动塔台12与定塔台11之间的间距，间距在飞机蒙皮4的理论长度位置；再预调整外形定位单元7到理论位置，利用外形定位单元7先将凹卡板76抵在飞机蒙皮4的外圆面，再利用第二定位柱74的真空吸盘将飞机蒙皮4外圆面吸附固定，即可完成对飞机蒙皮4的加工区的外圆面进行夹紧吸附。

再调整机械手8的工位，将机械手8调整到首个加工工位，利用机械手8与加工头配合完成飞机蒙皮4加工区的测量、定位固定，在利用加工头对飞机蒙皮4外圆面进行制孔、开孔或者铣轮廓的加工作业。

采用本方式定位，可以实现自动化制孔，无需预装配型架，能完成飞机蒙皮4的加工方式包括：蒙皮的定位以及钻定位孔的加工；蒙皮连接部位去毛刺、清洗的加工；长桁，带定位孔的框橼的清洗，按需涂密封胶的加工；蒙皮上的零件定位，临时连接的加工等。

采用本实施例中的飞机蒙皮4定位装置，省去了飞机蒙皮4加工过程中预装配型架的制作，减少了产品周转次数，减少了生产面积，节约了飞机蒙皮4的定位加工成本，提高了飞机蒙皮4加工的效率，经济实用。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。