CN104384864A - 一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法 - Google Patents

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Abstract

该技术属于钻铆方法领域，具体涉及一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法。实现自动钻铆技术在运载火箭箱间段上的工程化应用。自动钻铆技术是针对手工钻铆不足而发展起来的一项新技术，具有生产效率高、质量可靠性高、生产噪音小等优点。自动钻铆技术能够实现自动制孔、送钉、施铆、涂胶、铣平等功能，在航空飞行器开敞性较好的机翼壁板、机身壁板等方面实现了较为广泛的应用。本发明实现了钻铆效率提升，产品形位公差满足设计指标要求，铆接噪音小，铆钉成型一次合格率高。

Description

一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法
技术领域
该技术属于钻铆方法领域，具体涉及一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法。
背景技术
运载火箭箱间段位于燃料剂贮箱与氧化剂贮箱之间，是典型的半封闭鸟笼型薄壁铆接壳段，箱间段主要由前后端、中间框、桁条和蒙皮组成。目前箱间段采用传统的手工钻铆的工艺方法进行生产。首先利用现有铆接型架定位预连接前后端框、中间框、桁条组成筒段鸟笼型结构，然后在预连结构外侧定位铺设蒙皮形成整个筒段壳体，然受对前后端框、中间框、桁条、蒙皮相互搭接的位置进行手工风钻制孔和气动铆接工作。传统手工铆接工艺基本能够满足产品的生产，但是存在生产效率低、质量一致性差、噪音污染大、劳动强度高等问题。随着我国运载火箭进入了高强密度发射时期，手工操作已经不能完全满足高密度发射对产品高效、高可靠性的需求。
自动钻铆技术是针对手工钻铆不足而发展起来的一项新技术，具有生产效率高、质量可靠性高、生产噪音小等优点。自动钻铆技术能够实现自动制孔、送钉、施铆、涂胶、铣平等功能，在航空飞行器开敞性较好的机翼壁板、机身壁板等方面实现了较为广泛的应用。但是运载火箭箱间段为典型的半封闭鸟笼型薄壁筒段壳体，开场性差，航空壁板类产品自动钻铆工艺并不能完全适用。因此需要针对箱间段的结构特点，开展半封闭鸟笼型薄壁箱间段自动钻铆工艺技术方案研究，以满足运载火箭箱间段对自动钻铆技术的工程化需求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法，实现自动钻铆技术在运载火箭箱间段上的工程化应用。
本发明的技术方案如下：一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法，包括以下步骤：
步骤一：以箱间段下端框对接面上的圆心为原点，建立箱间段的空间x、y、z坐标系；并在该坐标系内建立铆钉孔位坐标；
步骤二：根据铆钉点位数据，按照铆接顺序规划前后端框、中间框、桁条的钻铆程序行走路径；其中对于单根桁条，为保证铆接应力的释放，制孔铆接路径为沿桁条方向，顺序为：1-2、3-4、5-6、7-8；对于多根桁条与蒙皮，为保证蒙皮与桁条组件的铆接应力的释放，制孔铆接路径为先完成中间处的一根桁条，再依次完成该桁条两侧的桁条，顺序为A、B、C、D、E、F、G；
步骤三：根据步骤二中规划的路径，按照先后顺序提取铆钉点位坐标信息，并参照自动钻铆装备的机床坐标系，将铆钉孔位坐标转化成直接用于自动钻铆装备的加工的点位坐标；
步骤四：按照铆钉点位坐标，设置制孔主轴转速、进给量、避让距离参数，并生成自动制孔程序；设置铆钉直径、压铆力、避让距离参数，并生成自动铆接程序；
步骤五：对箱间段实施预装配，包括桁条与蒙皮、桁条与前后端框、蒙皮与中间框的协调预装配；
步骤六：利用步骤四生成的自动铆接程序对箱间段预装配构件进行制孔、送钉、铆接；
所述步骤五的预装配过程包括以下步骤：
(1)、用数控步冲机冲制蒙皮上的装配孔，再利用三坐标数控钻孔机钻制桁条上与蒙皮协调的装配孔；
(2)、用自动钻铆装备钻制上下端框的连接孔；用三坐标数控钻孔机钻制桁条上与上下端框协调的连接孔；
(3)、利用数控步冲机、三坐标数控钻孔机分别在蒙皮和中间框上制出装配协调孔；
(4)、根据(1)～(3)的协调关系，按照产品装配图纸将箱间段进行装配并利用定位螺钉、定位铆钉对产品进行定位连接，从而得到了预装配构件。
还包括步骤七：步骤六中的制孔、送钉、铆接完成后，拆除步骤五中的定位铆钉，利用自动钻铆设备或手工钻铆对拆除的定位铆钉的补铆。
本发明的显著效果在于：实现了钻铆效率提升，产品形位公差满足设计指标要求，铆接噪音小，铆钉成型一次合格率高。
附图说明
图1为本发明所述的一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法箱间段空间坐标系示意图
图2为本发明所述的一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法单根桁条钻铆路径示意图
图3为本发明所述的一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法蒙皮及桁条钻铆路径示意图
图4为本发明所述的一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法预装配构件示意图
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法，包括以下步骤：
步骤一：以箱间段下端框对接面上的圆心为原点，建立箱间段的空间x、y、z坐标系；并在该坐标系内建立铆钉孔位坐标。如图1所示；
步骤二：根据铆钉点位数据，按照铆接顺序规划前后端框、中间框、桁条的钻铆程序行走路径；其中对于单根桁条，为保证铆接应力的释放，制孔铆接路径为沿桁条方向，顺序为：1-2、3-4、5-6、7-8如图2所示；对于多根桁条与蒙皮，为保证蒙皮与桁条组件的铆接应力的释放，制孔铆接路径为先完成中间处的一根桁条，再依次完成该桁条两侧的桁条，顺序为A、B、C、D、E、F、G，如图3所示；
步骤三：根据步骤二中规划的路径，按照先后顺序提取铆钉点位坐标信息，并参照自动钻铆装备的机床坐标系，将铆钉孔位坐标转化成直接用于自动钻铆装备的加工的点位坐标。
步骤四：按照铆钉点位坐标，设置制孔主轴转速、进给量、避让距离参数，并生成自动制孔程序；设置铆钉直径、压铆力、避让距离参数，并生成自动铆接程序。
步骤五：对箱间段实施预装配，包括桁条与蒙皮、桁条与前后端框、蒙皮与中间框的协调预装配，包括以下步骤
(1)、用数控步冲机冲制蒙皮上的装配孔，再利用三坐标数控钻孔机钻制桁条上与蒙皮协调的装配孔；
(2)、用自动钻铆装备钻制上下端框的连接孔；用三坐标数控钻孔机钻制桁条上与上下端框协调的连接孔；
(3)、利用数控步冲机、三坐标数控钻孔机分别在蒙皮和中间框上制出装配协调孔；
(4)、根据1～3的协调关系，按照产品装配图纸将箱间段进行装配并利用定位螺钉、定位铆钉对产品进行定位连接，从而得到了预装配构件，如图4所示。
步骤六：利用步骤四生成的自动铆接程序对箱间段预装配构件进行制孔、送钉、铆接。
步骤七：步骤六中的制孔、送钉、铆接完成后，拆除步骤五中的定位铆钉，利用自动钻铆设备或手工钻铆对拆除的定位铆钉的补铆。

Claims (3)

1.一种半封闭鸟笼型薄壁箱间壳段钻铆方法，其特征在于：包括以下步骤： 
步骤一：以箱间段下端框对接面上的圆心为原点，建立箱间段的空间x、y、z坐标系；并在该坐标系内建立铆钉孔位坐标； 
步骤二：根据铆钉点位数据，按照铆接顺序规划前后端框、中间框、桁条的钻铆程序行走路径；其中对于单根桁条，为保证铆接应力的释放，制孔铆接路径为沿桁条方向，顺序为：1-2、3-4、5-6、7-8；对于多根桁条与蒙皮，为保证蒙皮与桁条组件的铆接应力的释放，制孔铆接路径为先完成中间处的一根桁条，再依次完成该桁条两侧的桁条，顺序为A、B、C、D、E、F、G； 
步骤三：根据步骤二中规划的路径，按照先后顺序提取铆钉点位坐标信息，并参照自动钻铆装备的机床坐标系，将铆钉孔位坐标转化成直接用于自动钻铆装备的加工的点位坐标； 
步骤四：按照铆钉点位坐标，设置制孔主轴转速、进给量、避让距离参数，并生成自动制孔程序；设置铆钉直径、压铆力、避让距离参数，并生成自动铆接程序； 
步骤五：对箱间段实施预装配，包括桁条与蒙皮、桁条与前后端框、蒙皮与中间框的协调预装配； 
步骤六：利用步骤四生成的自动铆接程序对箱间段预装配构件进行制孔、送钉、铆接。 
2.根据权利要求1所述的一种薄壁筒段局部定位与洁净钻孔方法，其特征在于：所述步骤五的预装配过程包括以下步骤： 
(1)、用数控步冲机冲制蒙皮上的装配孔，再利用三坐标数控钻孔机钻制桁条上与蒙皮协调的装配孔； 
(2)、用自动钻铆装备钻制上下端框的连接孔；用三坐标数控钻孔机钻制 桁条上与上下端框协调的连接孔； 
(3)、利用数控步冲机、三坐标数控钻孔机分别在蒙皮和中间框上制出装配协调孔； 
(4)、根据(1)～(3)的协调关系，按照产品装配图纸将箱间段进行装配并利用定位螺钉、定位铆钉对产品进行定位连接，从而得到了预装配构件。 
3.根据权利要求2所述的一种薄壁筒段局部定位与洁净钻孔方法，其特征在于：还包括步骤七：步骤六中的制孔、送钉、铆接完成后，拆除步骤五中的定位铆钉，利用自动钻铆设备或手工钻铆对拆除的定位铆钉的补铆。 
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