CN101745905B - 一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，它是由夹具部分，横向运动机构，纵向及转动机构三个部分构成。这三部分之间的位置连接关系是：夹具部分安装在横向运动机构中的夹具固定板上；横向运动机构中的夹具安装板下方是纵向及转动机构；纵向及转动机构的纵向运动支座、纵向固定支座与横向运动机构中的夹具安装板连接；转动机构的装配平台固定板以螺纹孔和螺钉的配合形式紧固在底座上。本发明是一种结构简单，占地面积小，设计安装周期短的柔性装配平台，它能够快速安全、精度和效率都较好的实现飞机机翼的对接和柔性装配，它在飞机装配技术领域内具有实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台

(一)技术领域

本发明涉及一种可调整装配平台，特别涉及一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，属于飞机装配设备技术领域。

(二)发明背景

航空工业是国家经济和国防建设的战略性生产产业，飞机制造具有结构尺寸大、零件形状复杂且种类繁多、气动外形及加工精度高等特点，必须使用大量的装配型架来保证装配质量。飞机产品的最终品质在很大程度上取决于装配的质量，这是飞机制造区别于一般机械制造最显著的特点。在飞机制造过程中，装配和安装工作在飞机制造中占有极其重要的地位，其劳动量占整个飞机制造总劳动量的(50-60)％；而且装配和安装工作的机械化和自动化程度相对比较低，手工游动比重大，生产率低。同时，飞机装配是一项复杂的系统工程，协作面广、管理困难。总之飞机的装配和安装工作不仅劳动量大、协作困难、而且质量要求高、技术难度大，是飞机过程中最为关键的一个环节。因此，提高飞机装配和安装的技术水平，对缩短产品的制造周期、提高产品的质量有非常重要的作用，在飞机研制和生产过程中具有重大的意义。

目前，我国飞机装配整体设计制造水平落后，飞机装配仍采用手工作业或人工控制，精度和效率较低。低效的传统飞机装配技术已成为制约我国飞机快速研制的巨大障碍，成为我国航空制造业亟待解决的问题。

我国飞机装配业与国外相比有着很大的差距，因此重点解决飞机的自动化装配技术成为我国飞机制造业能否赶上国外飞机制造水平的重要因素。

柔性设计的基本思想是在装配设备中采用可以快速调整的机构，以满足不同装配对象的装配要求。其优点是在飞机机构设计的同时就可以进行工装设计，工装的部分结构独立于产品数据，这样设计装配平台的时候的一个基本思路就是改变传统的工装结构，将其划分为独立于产品数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构两部分。专用件一般尺寸较小，设计、加工周期很短，并且不需要专门的大型加工设备。而标准机构尺寸大，结构复杂，往往需要专用大型加工设备，其实际制造周期长。标准结构的设计不需要最终产品数据或只需要一些基本数据，因此在飞机产品设计的初期就可以进行设计制造，当产品的最终设计完成后，只需很短的时间久可以完成专用结构的设计制造，而且标准结构和专用结构不需要专用的安装工具，装配周期非常短。

因此，设计一种具有良好柔性，装配周期短，占地面积小的飞机装配设备，成为飞机制造业需要重点攻克的难题。

(三)发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，它是一种结构简单，占地面积小，设计安装周期短的柔性装配平台，从而能够快速，安全，精度和效率都较高的实现飞机机翼对接和柔性装配。

2、技术方案：为解决上述难题采用的技术方案是：

本发明一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，它是由夹具部分，横向运动机构，纵向及转动机构三个部分构成。这三部分之间的位置、连接关系是：

夹具部分安装在横向运动机构中的夹具固定板上。横向运动机构中的夹具安装板下方是纵向及转动机构。纵向及转动机构的纵向运动支座、纵向固定支座与横向运动机构中的夹具安装板连接。转动机构的装配平台固定板以螺纹孔和螺钉的配合形式紧固在底座37上。

所述夹具部分是根据飞机机翼的具体形状而特制，其上自带多自由度的调整机构，该调整机构由高度方向升降台60，旋转平台61，以及倾斜台62组成。高度方向升降台60在最下方，旋转平台61安装于高度升降台的上方，倾斜台62在旋转平台的上方。该高度方向升降台60是由两个空心圆柱套筒即小圆柱套筒63以及大圆柱套筒64组成，小圆柱套筒63的外壁与大圆柱套筒64的内壁相接触，小圆柱套63筒底部固定在夹具固定板上。当外载电机给予大圆柱套筒64动力时，大圆柱套筒64可以沿着轴向方向运动；该旋转平台61是由方形固定块65，圆形转动盘66以及转动中心轴67构成，方形固定块65紧固在高度方向升降台60上，转动中心轴67则紧固在方形固定块65中，圆形转动盘66套在转动中心轴67外侧，且位于方形固定块65上方。外载电机驱动圆形转动盘66绕着转动中心轴67旋转；该倾斜台62是凸形圆弧件69和凹形圆弧件68构成，凹形圆弧件68的平面紧固在旋转平台61的选型转动盘上(市购)。通过外载电机对凸形圆弧件69施加动力，使其沿着凹形圆弧件68内侧运动进而可以实现平面的倾斜；由三个平台的综合运动可以保证夹持机翼的夹具实现多自由度的调整。

所述纵向及转动机构是包括前侧装配平台固定板28，前侧左翼纵向丝杆26，前侧右翼纵向运动固定支座24，左翼纵向滑轨45，前侧右翼纵向机构小滑轨14，前侧左翼纵向丝杆滑块32，前侧左翼纵向丝杆外套31，前侧左翼纵向主动运动滑块33，前侧左翼纵向运动支座30，前侧左翼球形轴承46，前侧左翼连接杆47，左翼纵向滑轨45，前侧右翼纵向滑轨滑块41，前侧右翼纵向运动支座16，前侧右翼连接杆40，前侧右翼球形轴承44，后侧左翼纵向丝杆滑块35，右翼纵向滑轨42，右翼纵向滑轨固定板43，后侧左翼纵向运动支座52，后侧左翼纵向机构小滑轨53等零件组成。它们之间的位置连接关系是：前侧左翼纵向丝杆26嵌入前侧装配平台固定板28中。前侧左翼纵向丝杆26外围套着前侧左翼纵向丝杆外套31，前侧左翼纵向丝杆外套31与前侧左翼纵向丝杆滑块32相连，前侧左翼纵向丝杆滑块32与前侧左翼纵向主动运动滑块33相连。同样的后侧左翼纵向丝杆滑块35也按照上述方式与后侧左翼纵向丝杆38相连。而前侧左翼纵向主动运动滑块33安装于左翼纵向滑轨45上，左翼纵向滑轨45以螺栓配合安装于左翼纵向滑轨固定板27，左翼纵向滑轨固定板27以螺栓配合形势安装在底座37上。同样右翼纵向滑轨42安装于右翼纵向滑轨固定板43上，右翼纵向滑轨固定板43也以上述方式安装于底座37上。前侧右翼纵向运动固定支座24的下方是前侧左侧连接杆47，前侧左翼连接杆47一端伸入前侧右翼纵向运动固定支座24中，另一端伸入前侧左翼球形轴承46中。前侧左翼球形轴承46则嵌入到前侧左翼纵向从动滑轨滑块29内。上述3个零件构成了纵向及转动机构的一种运动副，这种运动副在此机构中有两个。另一个是后侧左翼纵向运动支座52与后侧左翼纵向主动滑轨滑块36之间也是这种连接方式。另外前侧右翼纵向运动支座16下方是前侧右翼连接杆40，前侧右翼连接杆40一端嵌入到前侧右翼纵向运动支座16，另一端嵌入前侧右翼球形轴承44中，而前侧右翼球形轴承44则固定在前侧右翼纵向滑轨滑块41内。上述三个零件构成了另外一种运动副，此运动副在纵向及转动机构中共有六个。四根纵向丝杆即前侧左翼纵向丝杆26，后侧左翼纵向丝杆38，后侧右翼纵向丝杆55，前侧右翼纵向丝杆58。四根纵向丝杆都与外载电机相连于预定位置。例如，与前侧左翼纵向丝杆26的与相连的电机置前侧装配平台固定板28，其余的与三根纵向丝杆的相连的外载电机也安装在相应的地方。外载电机驱动纵向丝杆转动，通过纵向丝杆的转动，带动纵向丝杆滑块的移动，进而带动固定在运动支座和固定支座上的夹具固定板做纵向方向的运动。另外转动的实现方式，以后侧夹具安装板23为例，当后侧左翼纵向丝杆38上的外载电机提供动力，而后侧右翼纵向丝杆55上的外载电机没有提供动力，那么后侧左翼纵向丝杆38的后侧左翼纵向主动滑轨滑块36具有运动的趋势。而后侧右翼纵向丝杆55上的后侧右翼纵向主动滑轨滑块56没有运动的趋势，另外后侧左翼纵向主动滑轨滑块36与后侧右翼纵向主动滑轨滑块56的上方是后侧夹具安装板23.所以两者必须同时运动，导致的结果就是后侧夹具安装板23以后侧右翼纵向运动固定支座54为轴做旋转运动，后侧右翼纵向运动固定支座54的下方是球形轴承。所以后侧夹具安装板23可以旋转一定的角度。该机构位于横向运动机构的下方，装配平台底座的上方。用于实现机翼的整体转动，要求装配平台不动的条件下，机翼能整体在一定角度内转动。在机翼自身装配完毕后，可以方便的实现机翼与机身的整体对接。容易实现后续的工装。

所述横向运动机构是包括丝杆固定板1，销钉2，前侧夹具安装板3，横向运动大滑轨4，电机皮带轮5，皮带轮固定板6，横向运动大丝杆15，1号夹具连接板25，1号夹具平移小丝杆固定板48，偏心轮49，1号夹具平移小丝杆50，1号夹具固定板51，夹具横向平移滑块11，滑块皮带轮10，横向丝杆外套12，2号夹具皮带轮固定板17，2号夹具皮带轮18；2号夹具连接板19，2号夹具固定板20，2号夹具平移小丝杆21，2号夹具平移小丝杆固定板22等零件组成。它们之间的位置连接关系是：横向运动大丝杆15用销钉2固定在丝杆固定板1上，保证横向运动大丝杆15在轴上横向方向上不会发生位移，同时丝杆固定板1也固定了前侧夹具安装板3。前侧夹具安装板3上安装有两根横向运动大滑轨4，横向运动大滑轨4上安装1号夹具连接板25，1号夹具连接板25上方安装1号夹具平移小丝杆固定板48，1号夹具平移小丝杆固定板48内部嵌入1号夹具平移小丝杆50。另外1号夹具平移小丝杆50外端连接偏心轮49，同时1号夹具连接板25的一端安装电机皮带轮5和皮带轮固定板6，电机皮带轮5与滑块皮带轮10以皮带的形式配合安装。滑块皮带轮10与夹具横向平移滑块11和横向丝杆外套12相连接。其中电机皮带轮5，皮带轮固定板6，1号夹具平移小丝杆固定板48，偏心轮49，1号夹具平移小丝杆50，1号夹具固定板51，夹具横向平移滑块11，滑块皮带轮10，横向丝杆外套12构成了夹具独立运动的机构，这个夹具独立的机构在此装配平台共有四个，其中三个安装在前侧夹具安装板3上，另外一个安装在后侧夹具安装板23上，即2号夹具皮带轮固定板17；2号夹具的皮带轮18；2号夹具连接板19；2号夹具固定板20；2号夹具平移小丝杆21；2号夹具平移小丝杆固定板22；，在前侧夹具安装板上3和后侧夹具安装23上均有两根和横向运动大滑轨4一样的滑轨。另外在后侧夹具安装板23外侧有一根与横向运动大丝杆15一样的丝杆。横向运动机构中主要的运动形式是滚珠丝杆运动以及滑轨滑块运动，滚珠丝杆装置用于提供运动的驱动力以及限定运动方向，而滑轨装置主要是限定运动方向以及减小运动阻力的作用，本设备中的滚珠丝杆装置不同于其他的以往的滚珠丝杆装置，本装配平台中所采用的丝杆固定不动，而将独立的外载电机安装在电机皮带轮5的后方，经由外载电机提供的动力使电机皮带轮5产生旋转运动通过皮带的传递使滑块皮带轮10也产生相应的旋转，滑块皮带轮10带动了横向丝杆外套12的旋转，由于横向运动大丝杆15固定不动，所以在横向丝杆外套12与横向运动大丝杆15之间便产生了相对运动，导致了横向丝杆外套12带动夹具横向平移滑块11沿着横向运动大丝杆15做直线运动。另外通过手动调节偏心轮49，使与其相连的夹具平移小丝杆50产生旋转进而使1号夹具固定板51在夹具平移小丝杆50和1号夹具平移小丝杆固定板48中滑轨的共同作用下，使夹具沿着纵向方向做直线运动。进而实现每个夹具的独立纵向移动。横向运动机构位于纵向及转动机构的上方，保证了在不同的旋转角度下，平移运动依然可以实现。总之，该机构用于实现各夹具整体的移动，每个夹具都有独立的运动驱动装置，都可以独立的运动。

简要工作流程：1号夹具7，3号夹具9，4号夹具13夹持各自的零件，由于每个夹具都有独立的运动装置，每个夹具都可以按照零件的装配要求，做横向运动，待运动到需要安装的地点。将需要的装配部位对接完毕，然后进行安装，装完这些零件后，1号夹具7，3号夹具9，4号夹具13固定不动，剩余的零件由2号夹具8夹持，通过其下方的横向运动机构运动与后侧夹具安装板23下的纵向的运动机构将待装配零件运动的待装配地点，进行装配。

3、优点及功效：本发明一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，它与现有技术比较其特点是：它是一种结构简单，占地面积小，设计安装周期短的柔性装配平台，从而能够快速，安全，精度和效率都较高的实现飞机机翼对接和柔性装配。

(四)附图说明：

图1用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台的主视图

图2用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台的左视图

图3装配平台纵向及转动机构的示意图

图4装配平台的横向运动机构示意图

图51号夹具结构示意图(a主视图；b剖视图)

图中符号说明如下：

1丝杆固定板；2销钉；3前侧夹具安装板；4横向运动大滑轨；5电机皮带轮；6皮带轮固定板；7 1号夹具；8 2号夹具；9 3号夹具；10滑块皮带轮；11夹具横向平移滑块；12横向丝杆外套；13 4号夹具；14前侧右翼纵向机构小滑轨；15横向运动大丝杆；16前侧右翼纵向运动支座；17 2号夹具皮带轮固定板；18 2号夹具皮带轮；19 2号夹具连接板；20 2号夹具固定板；21 2号夹具平移小丝杆；22 2号夹具平移小丝杆固定板；23后侧夹具安装板；24前侧右翼纵向运动固定支座；251号夹具连接板；26前侧左翼纵向丝杆；27左翼纵向滑轨固定板；28前侧装配平台固定板；29前侧左翼纵向从动滑轨滑块；30前侧左翼纵向运动支座；31前侧左翼纵向丝杆外套；32前侧左翼纵向丝杆滑块；33前侧左翼纵向主动运动滑块；34后侧左翼纵向丝杆外套；35后侧左翼纵向丝杆滑块；36后侧左翼纵向主动滑轨滑块；37底座；38后侧左翼纵向丝杆；39后侧装配平台固定板；40前侧右翼连接杆；41前侧右翼纵向滑轨滑块；42右翼纵向滑轨；43右翼纵向滑轨固定板；44前侧右翼球形轴承；45左翼纵向滑轨；46前侧左翼球形轴承；47前侧左翼连接杆；48 1号夹具平移小丝杆固定板；49偏心轮；50 1号夹具平移小丝杆；51 1号夹具固定板；52后侧左翼纵向运动支座；53后侧左翼纵向机构小滑轨；54后侧右翼纵向运动固定支座；55后侧右翼纵向丝杆；56后侧右翼纵向主动滑轨滑块；57前侧右翼纵向主动滑轨滑块；58前侧右翼纵向丝杆；59前侧左翼纵向机构小滑轨；60高度方向升降台；61旋转平台；62倾斜台；63小圆柱套筒；64大圆柱套筒；65方形固定块；66圆形转动盘；67转动中心轴；68凹形圆弧件；69凸形圆弧件。

(五)具体实施方式

本发明一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，它是由夹具部分，横向运动机构，纵向运动机构及转动机构三个部分构成

夹具部分安装在横向运动机构中的夹具固定板上。横向运动机构中的夹具安装板下方是纵向及转动机构。纵向及转动机构的纵向运动支座、纵向固定支座与横向运动机构中的夹具安装板连接。转动机构的装配平台固定板以螺纹孔和螺钉的配合形式紧固在底座37上。

夹具部分安装在横向运动机构中的夹具固定板上。横向运动机构中的夹具安装板下方是纵向及转动机构。纵向及转动机构的纵向运动支座、纵向固定支座与横向运动机构中的夹具安装板连接。转动机构的装配平台固定板以螺纹孔和螺钉的配合形式紧固在底座37上。

所述夹具部分是根据飞机机翼的具体形状而特别制作的，其上自带多自由度的调整机构；装配平台具有良好的柔性，能实现各类机翼的工装，由于机翼的多样性，所以柔性装配平台能按照不同型号的机翼来调整夹具的姿态。夹持手根据飞机具体形状根据飞机定制，不属于装配平台的设计范围内。该调整机构由高度方向升降台60，旋转平台61，以及倾斜台62组成。高度方向升降台60在最下方，旋转平台61安装于高度升降台的上方，倾斜台62在旋转平台的上方。该高度方向升降台60是由两个空心圆柱套筒即小圆柱套筒63以及大圆柱套筒64组成，小圆柱套筒63的外壁与大圆柱套筒64的内壁相接触，小圆柱套63筒底部固定在夹具固定板上。当外载电机给予大圆柱套筒64动力时，大圆柱套筒64可以沿着轴向方向运动；该旋转平台61是由方形固定块65，圆形转动盘66以及转动中心轴67构成，方形固定块65紧固在高度方向升降台60上，转动中心轴67则紧固在方形固定块65中，圆形转动盘66套在转动中心轴67外侧，且位于方形固定块65上方。外载电机驱动圆形转动盘66绕着转动中心轴67旋转；该倾斜台62是凸形圆弧件69和凹形圆弧件68构成，凹形圆弧件68的平面紧固在旋转平台61的选型转动盘上。通过外载电机对凸形圆弧件69施加动力，使其沿着凹形圆弧件68内侧运动进而可以实现平面的倾斜；由三个平台的综合运动可以保证夹持机翼的夹具实现多自由度的调整。

所述纵向及转动机构是包括前侧装配平台固定板28，前侧左翼纵向丝杆26，前侧右翼纵向运动固定支座24，左翼纵向滑轨45，前侧右翼纵向机构小滑轨14，前侧左翼纵向丝杆滑块32，前侧左翼纵向丝杆外套31，前侧左翼纵向主动运动滑块33，前侧左翼纵向运动支座30，前侧左翼球形轴承46，前侧左翼连接杆47，左翼纵向滑轨45，前侧右翼纵向滑轨滑块41，前侧右翼纵向运动支座16，前侧右翼连接杆40，前侧右翼球形轴承44，后侧左翼纵向丝杆滑块35，右翼纵向滑轨42，右翼纵向滑轨固定板43，后侧左翼纵向运动支座52，后侧左翼纵向机构小滑轨53等零件组成。它们之间的位置连接关系是：前侧左翼纵向丝杆26嵌入前侧装配平台固定板28中。前侧左翼纵向丝杆26外围套着前侧左翼纵向丝杆外套31，前侧左翼纵向丝杆外套31与前侧左翼纵向丝杆滑块32相连，前侧左翼纵向丝杆滑块32与前侧左翼纵向主动运动滑块33相连。同样的后侧左翼纵向丝杆滑块35也按照上述方式与后侧左翼纵向丝杆38相连。而前侧左翼纵向主动运动滑块33安装于左翼纵向滑轨45上，左翼纵向滑轨45以螺栓配合安装于左翼纵向滑轨固定板27，左翼纵向滑轨固定板27以螺栓配合形势安装在底座37上。同样右翼纵向滑轨42安装于右翼纵向滑轨固定板43上，右翼纵向滑轨固定板43也以上述方式安装于底座37上。前侧右翼纵向运动固定支座24的下方是前侧左侧连接杆47，前侧左翼连接杆47一端伸入前侧右翼纵向运动固定支座24中，另一端伸入前侧左翼球形轴承46中。前侧左翼球形轴承46则嵌入到前侧左翼纵向从动滑轨滑块29内。上述3个零件构成了纵向及转动机构的一种运动副，这种运动副在此机构中有两个。另一个是后侧左翼纵向运动支座52与后侧左翼纵向主动滑轨滑块36之间也是这种连接方式。另外前侧右翼纵向运动支座16下方是前侧右翼连接杆40，前侧右翼连接杆40一端嵌入到前侧右翼纵向运动支座16，另一端嵌入前侧右翼球形轴承44中，而前侧右翼球形轴承44则固定在前侧右翼纵向滑轨滑块41内。上述三个零件构成了另外一种运动副，此运动副在纵向及转动机构中共有六个。四根纵向丝杆即前侧左翼纵向丝杆26，后侧左翼纵向丝杆38，后侧右翼纵向丝杆55，前侧右翼纵向丝杆58。四根纵向丝杆都与外载电机相连于预定位置。例如，与前侧左翼纵向丝杆26的与相连的电机置前侧装配平台固定板28，其余的与三根纵向丝杆的相连的外载电机也安装在相应的地方。外载电机驱动纵向丝杆转动，通过纵向丝杆的转动，带动纵向丝杆滑块的移动，进而带动固定在运动支座和固定支座上的夹具固定板做纵向方向的运动。另外转动的实现方式，以后侧夹具安装板23为例，当后侧左翼纵向丝杆38上的外载电机提供动力，而后侧右翼纵向丝杆55上的外载电机没有提供动力，那么后侧左翼纵向丝杆38的后侧左翼纵向主动滑轨滑块36具有运动的趋势。而后侧右翼纵向丝杆55上的后侧右翼纵向主动滑轨滑块56没有运动的趋势，另外后侧左翼纵向主动滑轨滑块36与后侧右翼纵向主动滑轨滑块56的上方是后侧夹具安装板23.所以两者必须同时运动，导致的结果就是后侧夹具安装板23以后侧右翼纵向运动固定支座54为轴做旋转运动，后侧右翼纵向运动固定支座54的下方是球形轴承。所以后侧夹具安装板23可以旋转一定的角度。该机构位于横向运动机构的下方，装配平台底座的上方。用于实现机翼的整体转动，要求装配平台不动的条件下，机翼能整体在一定角度内转动。在机翼自身装配完毕后，可以方便的实现机翼与机身的整体对接。容易实现后续的工装。

所述横向运动机构是包括丝杆固定板1，销钉2，前侧夹具安装板3，横向运动大滑轨4，电机皮带轮5，皮带轮固定板6，横向运动大丝杆15，1号夹具连接板25，1号夹具平移小丝杆固定板48，偏心轮49，1号夹具平移小丝杆50，1号夹具固定板51，夹具横向平移滑块11，滑块皮带轮10，横向丝杆外套12，2号夹具皮带轮固定板17，2号夹具皮带轮18；2号夹具连接板19，2号夹具固定板20，2号夹具平移小丝杆21，2号夹具平移小丝杆固定板22等零件组成。它们之间的位置连接关系是：横向运动大丝杆15用销钉2固定在丝杆固定板1上，保证横向运动大丝杆15在轴上横向方向上不会发生位移，同时丝杆固定板1也固定了前侧夹具安装板3。前侧夹具安装板3上安装有两根横向运动大滑轨4，横向运动大滑轨4上安装1号夹具连接板25，1号夹具连接板25上方安装1号夹具平移小丝杆固定板48，1号夹具平移小丝杆固定板48内部嵌入1号夹具平移小丝杆50。另外1号夹具平移小丝杆50外端连接偏心轮49，同时1号夹具连接板25的一端安装电机皮带轮5和皮带轮固定板6，电机皮带轮5与滑块皮带轮10以皮带的形式配合安装。滑块皮带轮10与夹具横向平移滑块11和横向丝杆外套12相连接。其中电机皮带轮5，皮带轮固定板6，1号夹具平移小丝杆固定板48，偏心轮49，1号夹具平移小丝杆50，1号夹具固定板51，夹具横向平移滑块11，滑块皮带轮10，横向丝杆外套12构成了夹具独立运动的机构，这个夹具独立的机构在此装配平台共有四个，其中三个安装在前侧夹具安装板3上，另外一个安装在后侧夹具安装板23上，即2号夹具皮带轮固定板17；2号夹具的皮带轮18；2号夹具连接板19；2号夹具固定板20；2号夹具平移小丝杆21；2号夹具平移小丝杆固定板22；，在前侧夹具安装板上3和后侧夹具安装23上均有两根和横向运动大滑轨4一样的滑轨。另外在后侧夹具安装板23外侧有一根与横向运动大丝杆15一样的丝杆。横向运动机构中主要的运动形式是滚珠丝杆运动以及滑轨滑块运动，滚珠丝杆装置用于提供运动的驱动力以及限定运动方向，而滑轨装置主要是限定运动方向以及减小运动阻力的作用，本设备中的滚珠丝杆装置不同于其他的以往的滚珠丝杆装置，本装配平台中所采用的丝杆固定不动，而将独立的外载电机安装在电机皮带轮5的后方，经由外载电机提供的动力使电机皮带轮5产生旋转运动通过皮带的传递使滑块皮带轮10也产生相应的旋转，滑块皮带轮10带动了横向丝杆外套12的旋转，由于横向运动大丝杆15固定不动，所以在横向丝杆外套12与横向运动大丝杆15之间便产生了相对运动，导致了横向丝杆外套12带动夹具横向平移滑块11沿着横向运动大丝杆15做直线运动。另外通过手动调节偏心轮49，使与其相连的夹具平移小丝杆50产生旋转进而使1号夹具固定板51在夹具平移小丝杆50和1号夹具平移小丝杆固定板48中滑轨的共同作用下，使夹具沿着纵向方向做直线运动。进而实现每个夹具的独立纵向移动。横向运动机构位于纵向及转动机构的上方，保证了在不同的旋转角度下，平移运动依然可以实现。总之，该机构用于实现各夹具整体的移动，每个夹具都有独立的运动驱动装置，都可以独立的运动。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明

见图1和图2和图4，图1为用于飞机机翼对接的多自由度可调整柔性装配平台的结构示意图；图2是图1的左视图；图4是装配平台的横向运动机构示意图。

首先根据机翼的形状，安装专用的机翼夹具。然后根据机翼自身的安装特点，1号夹具7，3号夹具9，4号夹具13移动到指定的安装地点。每个夹具都可以独立的运动，并且可以沿着装配平台的宽度和长度方向进行自由移动。比如1号夹具7固定在1号夹具固定板51上，而1号夹具固定板51和1号夹具平移小丝杆50属于滚珠丝杠机构。在其外部有个小型偏心轮49，当转动偏心轮49的时候，1号夹具平移小丝杆50丝杆产生旋转，推动1号夹具固定板51沿着1号夹具平移小丝杆50方向平移。从而调整夹具在纵向方向的位置。当需要1号夹具7沿着横向方向进行移动的时候，与电机皮带轮5相连的外载电机提供动力驱动。使电机皮带轮5产生转动，同时电机皮带轮5上的皮带开始进行运动传递，使滑块皮带轮10开始运动。滑块皮带轮10带动横向丝杆外套12发生旋转，从而在其与横向运动大丝杆15产生了相对运动，由于横向运动大丝杆15被丝杆固定板1和销钉2紧固，不会产生任何方向的运动，所以横向丝杆外套12带动夹具横向平移滑块11可以沿着横向运动大丝杆15做平移。夹具横向平移滑块11通过1号夹具连接板25与1号夹具固定板51相连。从而带动了1号夹具7的横向的移动。由于横向运动大丝杆15的固定不动，并不会导致其他3号夹具9和4号夹具13的运动，实现了各个多个夹具的独立运动，同时1号夹具7，3号夹具9，4号夹具13又共同安装于横向运动大丝杆15上，节省了运动空间，同时由于采用滚珠丝杆轴承动而丝杆不动的设计原理，可以方便的进行扩展，比如根据实际情况可以进行滑台的增减，只需要安装或拆卸滑台及其动力装置，就可以实现。另外由于采用了皮带传送机构，皮带不仅作为动力传送机构，而且由于皮带的绷紧，提供给滑块皮带轮10，夹具横向平移滑块11和横向丝杆外套12向上的拉力，这样还可以减少这个机构对横向平移大丝杆15的压力，保证了横向平移大丝杆15不会产生弯曲变形的现象。也降低了横向平移大丝杆15的强度和刚度要求。

当1号夹具7，3号夹具9，4号夹具13及安装的夹具夹紧已经装备好的工件后。2号夹具8夹持待安装的工件，在安装于2号夹具皮带轮固定板17的2号夹具皮带轮18的带动下，按照上述的横向运动方式，运动到安装位置的指定横向位置。另外在2号夹具固定板20，2号夹具平移小丝杆21，2号夹具平移小丝杆固定板22的共同作用线实现纵向方向的微调，进而夹持零件。与后侧左翼纵向丝杆38相连的外载电机带动后侧左翼纵向丝杆38产生转动，使后侧左翼纵向丝杆外套34产生沿着后侧左翼纵向丝杆38方向的平移，通过后侧左翼纵向丝杆外套34的运动带动后侧左翼纵向主动滑轨滑块36的运动，另外后侧右翼纵向主动滑轨滑块56在后侧右翼纵向丝杆55的转动作用下做相同方向的运动。后侧左翼纵向主动滑轨滑块36、后侧右翼纵向主动滑轨滑块56与后侧夹具安装板23相连，进而带动后侧夹具安装板23产生沿着安装于右翼纵向滑轨固定板43的右翼纵向滑轨42做纵向方向的前进移动。使待加工的工件能平稳快速的运动到安装地点，当加工完毕后。与后侧左翼纵向丝杆38相连的外载电机提供动力，让后侧左翼纵向丝杆38产生反方向旋转，使后侧左翼纵向主动滑轨滑块36做纵向方向的后退移动。后侧右翼纵向主动滑轨滑块56在后侧右翼纵向丝杆55的转动作用下做相同方向的运动。后侧左翼纵向丝杆38与后侧右翼纵向丝杆55的反向旋转，使两个滑块即前侧左翼纵向主动运动滑块33和前侧右翼纵向主动滑轨滑块57做反方向的后退平移，这样就使后侧夹具安装板23返回到初始位置，从而进行下一个工件的安装。

根据零件的工装要求，上述过程需多次反复运行，从而装配完成整个机翼。

由于飞机机翼的不规则性，本装配平台具有良好的柔性，所以为了防止在机翼装配过程中有不规则的安装方式，即在安装的时候某些零件以与平台倾斜一度角度的方式进行装配，所以装配平台开发了旋转功能，以便满足不同机翼安装过程的需要。

同时，机翼的装备完毕后，需要机翼与机身的工作，为了节省工装时间，减少工装步骤，节约劳动力，方便后续工装的进行，本发明说设计的机翼装配平台带有转动功能，可在不移动装配平台的基础上，通过平台自带的选择机构实现机翼的转动，方便机翼与机身的对接。从而可以进行任意型号的飞机的机身与机翼的安装。

结合图1、图2和图3来详细说明下转动的实现方法。图3为装配平台的纵向及转动机构的结构示意图。

前侧右翼纵向运动固定支座24固定安装在将前侧夹具安装板3上。在前侧夹具安装板3转动的时候起到旋转轴的作用。前侧右翼纵向运动固定支座24与前侧左翼纵向从动滑轨滑块29通过前侧左翼球形轴承46以及前侧左侧连接杆47相连。当前侧夹具安装板3转动时，前侧右翼纵向运动固定支座24随着一起转动，但转动的时候受到前侧左翼球形轴承46的限制，不会产生太大的变形角度，从而限制了转动的极限位置，保证了装配平台在转动时超过其安全范围。纵向及转动机构中在纵向方向有四根丝杆，即前侧左翼纵向丝杆26，后侧左翼纵向丝杆38，后侧右翼纵向丝杆55，前侧右翼纵向丝杆58。四根丝杆都与外载电机相连于预定位置。例如，前侧左翼纵向丝杆26和后侧左翼纵向丝杆38的外载电机分别安装在前侧装配平台固定板28和后侧装配平台固定板39内。以前侧夹具安装板3为例，前侧左翼纵向丝杆26和前侧右翼纵向丝杆58的外载电机提供互为相反方向的力的作用，前侧左翼纵向丝杆26和前侧右翼纵向丝杆58产生相反方向的转动。前侧左翼纵向丝杆滑块32带动前侧左翼纵向主动运动滑块33平移。同理，前侧右翼纵向主动滑轨滑块57也可以进行平移。但是前侧左翼纵向主动运动滑块33的运动方向与前侧右翼纵向主动滑轨滑块57的运动方向相反，所以前侧夹具安装板3受到扭转的作用，必然以前侧右翼纵向运动固定支座24为轴做转动运动。实现转动的运动方式是前侧左翼纵向主动运动滑块33带动前侧左翼纵向运动支座30做沿着左翼纵向滑轨45纵向运动，同时前侧左翼纵向运动支座30自身沿着前侧左翼纵向机构小滑轨59做横向移动。前侧右翼纵向丝杆58上的前侧右翼纵向主动滑轨滑块57也是按照上述运动方式进行运动，这样前侧夹具安装板3就以前侧右翼纵向运动固定支座24为轴进行旋转，同样后侧夹具安装板23也以上述原理可以实现转动。只不过后侧夹具安装板23以后侧右翼纵向运动固定支座54为轴转动，后侧左翼纵向主动滑轨滑块36带动后侧左翼纵向运动支座52沿着左翼纵向滑轨45做纵向运动，并且沿着后侧左翼纵向机构小滑轨53做横向运动。侧右翼纵向主动滑轨滑块56也是按照上述方式运动，进而后侧夹具安装板23进行转动、另外通过以上阐述，发现前侧夹具安装板3和后侧夹具安装板23的转动并没有联动，也就是说，前侧夹具安装板3和后侧夹具安装板23可以按照生产的需求，进行自身的旋转，增大了旋转的角度范围。

Claims (1)

1.一种用于飞机机翼对接的多自由度可调整装配平台，其特征在于：它是由夹具部分，横向运动机构，纵向及转动机构三个部分构成；这三部分之间的位置、连接关系是：

夹具部分安装在横向运动机构中的夹具固定板上，横向运动机构中的夹具安装板下方是纵向及转动机构，纵向及转动机构的纵向运动支座、纵向固定支座与横向运动机构中的夹具安装板连接，纵向及转动机构的装配平台固定板以螺纹孔和螺钉的配合形式紧固在底座(37)上；

所述夹具部分是根据飞机机翼的具体形状而特制，其上自带多自由度的调整机构，该调整机构由高度方向升降台(60)、旋转平台(61)以及倾斜台(62)组成；该高度方向升降台(60)在最下方，旋转平台(61)安装于高度方向升降台(60)的上方，倾斜台(62)在旋转平台的上方；该高度方向升降台(60)是由两个空心圆柱套筒即小圆柱套筒(63)以及大圆柱套筒(64)组成，小圆柱套筒(63)的外壁与大圆柱套筒(64)的内壁相接触，小圆柱套筒(63)筒底部固定在夹具固定板上；当外载电机给予大圆柱套筒(64)动力时，大圆柱套筒(64)可以沿着轴向方向运动；该旋转平台(61)是由方形固定块(65)、圆形转动盘(66)以及转动中心轴(67)构成，方形固定块(65)紧固在高度方向升降台(60)上，转动中心轴(67)则紧固在方形固定块(65)中，圆形转动盘(66)套在转动中心轴(67)外侧，且位于方形固定块(65)上方；外载电机驱动圆形转动盘(66)绕着转动中心轴(67)旋转；该倾斜台(62)是由凸形圆弧件(69)和凹形圆弧件(68)构成，凹形圆弧件(68)的平面紧固在旋转平台(61)的选型转动盘上；通过外载电机对凸形圆弧件(69)施加动力，使其沿着凹形圆弧件(68)内侧运动进而可以实现平面的倾斜；由上述三个平台的综合运动保证夹持机翼的夹具实现多自由度的调整；

所述纵向及转动机构是由前侧装配平台固定板(28)、前侧左翼纵向丝杆(26)、前侧右翼纵向运动固定支座(24)、左翼纵向滑轨(45)、前侧右翼纵向机构小滑轨(14)、前侧左翼纵向丝杆滑块(32)、前侧左翼纵向丝杆外套(31)、前侧左翼纵向主动运动滑块(33)、前侧左翼纵向运动支座(30)、前侧左翼球形轴承(46)、前侧左翼连接杆(47)、左翼纵向滑轨(45)、前侧右翼纵向滑轨滑块(41)、前侧右翼纵向运动支座(16)、前侧右翼连接杆(40)、前侧右翼球形轴承(44)、后侧左翼纵向丝杆滑块(35)、右翼纵向滑轨(42)、右翼纵向滑轨固定板(43)、后侧左翼纵向运动支座(52)和后侧左翼纵向机构小滑轨(53)组成；它们之间的位置连接关系是：前侧左翼纵向丝杆(26)嵌入前侧装配平台固定板(28) 中，前侧左翼纵向丝杆(26)外套着前侧左翼纵向丝杆外套(31)，前侧左翼纵向丝杆外套(31)与前侧左翼纵向丝杆滑块(32)相连，前侧左翼纵向丝杆滑块(32)与前侧左翼纵向主动运动滑块(33)相连；同样的后侧左翼纵向丝杆滑块(35)也按照上述方式与后侧左翼纵向丝杆(38)相连，而前侧左翼纵向主动运动滑块(33)安装于左翼纵向滑轨(45)上，左翼纵向滑轨(45)以螺栓配合安装于左翼纵向滑轨固定板(27)，左翼纵向滑轨固定板(27)以螺栓配合形式安装在底座(37)上；同样右翼纵向滑轨(42)安装于右翼纵向滑轨固定板(43)上，右翼纵向滑轨固定板(43)也以上述方式安装于底座(37)上；前侧右翼纵向运动固定支座(24)的下方是前侧左翼连接杆(47)，前侧左翼连接杆(47)一端伸入前侧右翼纵向运动固定支座(24)中，另一端伸入前侧左翼球形轴承(46)中；前侧左翼球形轴承(46)则嵌入到前侧左翼纵向从动滑轨滑块(29)内；上述的零件构成了纵向及转动机构的一种运动副，这种运动副在此机构中有两个；另一个是后侧左翼纵向运动支座(52)与后侧左翼纵向主动滑轨滑块(36)之间也是这种连接方式；前侧右翼纵向运动支座(16)下方是前侧右翼连接杆(40)，前侧右翼连接杆(40)一端嵌入到前侧右翼纵向运动支座(16)，另一端嵌入前侧右翼球形轴承(44)中，而前侧右翼球形轴承(44)则固定在前侧右翼纵向滑轨滑块(41)内；上述的零件构成了另外一种运动副，此运动副在纵向及转动机构中共有六个；四根纵向丝杆即前侧左翼纵向丝杆(26)，后侧左翼纵向丝杆(38)，后侧右翼纵向丝杆(55)，前侧右翼纵向丝杆(58)；四根纵向丝杆都与外载电机相连于预定位置；与前侧左翼纵向丝杆(26)相连的电机置于前侧装配平台固定板(28)上，其余的与三根纵向丝杆相连的外载电机也安装在相应的地方；外载电机驱动纵向丝杆转动，通过纵向丝杆的转动，带动纵向丝杆滑块的移动，进而带动固定在运动支座和固定支座上的夹具固定板做纵向方向的运动；转动的实现方式是：当后侧左翼纵向丝杆(38)上的外载电机提供动力，而后侧右翼纵向丝杆(55)上的外载电机没有提供动力，那么后侧左翼纵向丝杆(38)的后侧左翼纵向主动滑轨滑块(36)具有运动的趋势；而后侧右翼纵向丝杆(55)上的后侧右翼纵向主动滑轨滑块(56)没有运动的趋势，而后侧左翼纵向主动滑轨滑块(36)与后侧右翼纵向主动滑轨滑块(56)的上方是后侧夹具安装板(23)，所以两者必须同时运动，其结果就是后侧夹具安装板(23)以后侧右翼纵向运动固定支座(54)为轴做旋转运动，后侧右翼纵向运动固定支座(54)的下方是球形轴承，所以后侧夹具安装板(23)可以旋转一定的角度；该机构位于横向运动机构的下方，装配平台底座的上方；它要求装配平台不动的条件下，机翼能整体在一定角度内转动并便于实现机翼的整体转动；

所述横向运动机构是由丝杆固定板(1)、销钉(2)、前侧夹具安装板(3)、横向运动大 滑轨(4)、电机皮带轮(5)、皮带轮固定板(6)、横向运动大丝杆(15)、1号夹具连接板(25)、1号夹具平移小丝杆固定板(48)、偏心轮(49)、1号夹具平移小丝杆(50)、1号夹具固定板(51)、夹具横向平移滑块(11)、滑块皮带轮(10)、横向丝杆外套(12)、2号夹具皮带轮固定板(17)、2号夹具皮带轮(18)、2号夹具连接板(19)、2号夹具固定板(20)、2号夹具平移小丝杆(21)和2号夹具平移小丝杆固定板(22)组成；它们之间的位置连接关系是：横向运动大丝杆(15)用销钉(2)固定在丝杆固定板(1)上，保证横向运动大丝杆(15)在轴上横向方向上不会发生位移，同时丝杆固定板(1)也固定了前侧夹具安装板(3)；前侧夹具安装板(3)上安装有两根横向运动大滑轨(4)，横向运动大滑轨(4)上安装1号夹具连接板(25)，1号夹具连接板(25)上方安装1号夹具平移小丝杆固定板(48)，1号夹具平移小丝杆固定板(48)内部嵌入1号夹具平移小丝杆(50)；另外1号夹具平移小丝杆(50)外端连接偏心轮(49)，同时1号夹具连接板(25)的一端安装电机皮带轮(5)和皮带轮固定板(6)，电机皮带轮(5)与滑块皮带轮(10)以皮带的形式配合安装；滑块皮带轮(10)与夹具横向平移滑块(11)和横向丝杆外套(12)相连接；其中电机皮带轮(5)，皮带轮固定板(6)，1号夹具平移小丝杆固定板(48)，偏心轮(49)，1号夹具平移小丝杆(50)，1号夹具固定板(51)，夹具横向平移滑块(11)，滑块皮带轮(10)，横向丝杆外套(12)构成了夹具独立运动的机构，这个夹具独立运动的机构在此装配平台共有四个，其中三个安装在前侧夹具安装板(3)上，另外一个即2号夹具皮带轮固定板(17)、2号夹具的皮带轮(18)、2号夹具连接板(19)、2号夹具固定板(20)、2号夹具平移小丝杆(21)、2号夹具平移小丝杆固定板(22)安装在后侧夹具安装板(23)上；在前侧夹具安装板上(3)和后侧夹具安装(23)上均有两根和横向运动大滑轨(4)一样的滑轨，另外在后侧夹具安装板(23)外侧有一根与横向运动大丝杆(15)一样的丝杆，横向运动机构中的运动形式是滚珠丝杆运动以及滑轨滑块运动，滚珠丝杆装置用于提供运动的驱动力以及限定运动方向，而滑轨装置主要是限定运动方向以及减小运动阻力的作用，本装配平台中所采用的丝杆固定不动，而将独立的外载电机安装在电机皮带轮(5)的后方，经由外载电机提供的动力使电机皮带轮(5)产生旋转运动通过皮带的传递使滑块皮带轮(10)也产生相应的旋转，滑块皮带轮(10)带动了横向丝杆外套(12)的旋转，由于横向运动大丝杆(15)固定不动，所以在横向丝杆外套(12)与横向运动大丝杆(15)之间便产生了相对运动，导致了横向丝杆外套(12)带动夹具横向平移滑块(11)沿着横向运动大丝杆(15)做直线运动；另外，通过手动调节偏心轮(49)，使与其相连的1号夹具平移小丝杆(50)产生旋转进而使1号夹具固定板(51)在1号夹具平移小丝杆(50)和1号夹具平移小丝杆固定板(48)中滑轨的共同作用下，使夹具沿着纵向方向做直线运动；横向运动机构位于纵向及转动机构的上方，保证了在不同的旋转角度下，平移运动依然可以实现。 

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