CN105642814A - 一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统，型架为铆接系统提供支撑，平衡气缸位于型架立柱顶部，托架与型架通过回转滑盘、滑块连接，顶把组件和铆枪组件分别与托架导轨连接。铆枪组件与顶把组件在托架导轨和门型框约束下实现X方向同步移动，在型架导轨的约束下实现Z方向同步移动，利用顶持气缸控制电磁铆枪和顶把进行Y方向移动；顶把组件和铆枪组件通过回转滑盘和托架的协同作用，实现翼面类结构件曲面法向同步联动定位，保证铆接一致性。铆接时顶持气缸对顶把和电磁铆枪进行自动铆接顶持，顶把组件与铆枪组件均采用缓冲器、顶持气缸双重减震；实现铆接系统单人化操作，消除铆接后坐力对操作人员的影响。

Description

一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统

技术领域

本发明涉及机械设计与制造技术领域，具体地说，涉及一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统。

背景技术

飞行器翼面类结构件是飞行器制造中的重要结构，数量大。由于气动性能的要求，翼面类结构件通常为单曲面或双曲面，铆接时要求铆接力必须在铆钉孔的轴线上，因此，需要铆枪和顶把在空间的位姿不断调整。飞行器翼面类结构件的铆接一般有手工铆接和自动化铆接两种方式。自动化铆接具有铆接一致性高，铆接质量稳定，生产效率高，劳动强度低的优点，在国外航空航天飞行器制造领域已得到广泛应用，国内也已开始应用。但自动化铆接系统结构复杂，技术要求高，占地面积大，设备昂贵，在工程实际中的应用亦受到较大限制。手工铆接设备简单，操作方便，经济成本低，是目前航空航天制造领域应用最广泛的铆接方式，但其缺点是铆接一致性差，铆接质量不稳定，铆接噪声大，劳动强度大。

发明专利201210007820.4中公开了一种悬挂手持式电磁铆枪弩式旋转托架，该发明以电磁铆枪为铆接工具，通过控制放电电压控制铆接力，一定程度上保证了铆接一致性；利用弹簧平衡器克服电磁铆枪重力，降低劳动强度；利用水平泡保证铆模法线和镦头端表面垂直度，一定程度上避免了镦头铆接偏移。工程实际中，该发明需要两名操作者同时手工铆接，一人顶住钉头端，另一人对镦头端实施铆接，人力成本高，劳动量较大，其铆接后坐力对操作人员也有一定不良影响。此外，由于该发明采用手工铆接方式，在曲面结构铆接过程中铆模与镦头端表面不容易保证垂直，镦头易发生偏移；同时单次铆接顶持力不同，导致镦头成形尺寸不同，铆接一致性较差。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服对翼面类结构件手工铆接方式作业强度大，铆接一致性差的问题，同时避免自动铆接系统结构复杂、设备昂贵的缺点，本发明提出一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括型架、铆枪组件、顶把组件、托架、门型框，型架为铆接系统提供支撑；托架和门型框配合，实现铆枪组件与顶把组件同步移动；所述型架包括型架立柱、型架导轨、气缸安装座、平衡气缸、快速夹具、回转滑盘、滑块、托架导轨，两根型架立柱通过上部横梁与中间横梁固连，两型架导轨分别固定在两根型架立柱外侧，两平衡气缸通过气缸安装座分别安装在两根型架立柱顶部；多个快速夹具两两相对均布固定在型架立柱内侧和上部横梁与中间横梁内侧，用来装配夹持翼面类结构件；所述托架为矩形框架结构，托架两短边内侧分别与两回转滑盘连接，回转滑盘与型架导轨通过滑块连接，两托架导轨分别固定在托架两长边上面，平衡气缸的活塞杆伸出端与滑块螺纹连接，通过平衡气缸的气压平衡托架；所述门型框两底端分别与铆枪长板和顶把长板连接，铆枪长板与顶把长板通过滑块分别与托架导轨配合连接，顶把组件与铆枪组件对称安装在铆枪长板与顶把长板上；

所述顶把组件包括顶把、顶把夹具、顶把滑轨、顶把长板、顶把顶持气缸、顶把顶持气缸连接板、顶把夹紧气缸，顶把滑轨固定在顶把长板上，顶把顶持气缸通过顶把顶持气缸连接板安装在顶把长板上，顶把顶持气缸活塞杆伸出端与顶把夹具连接，顶把夹紧气缸固定在顶把长板底部，顶把通过顶把夹具与顶把滑轨配合连接，顶把顶持气缸控制顶把Y方向移动；所述铆枪组件包括电磁铆枪、铆枪夹具、铆枪滑轨、铆枪长板、铆枪顶持气缸、铆枪顶持气缸连接板、铆枪缓冲器、铆枪夹紧气缸，铆枪滑轨固定在铆枪长板上，铆枪缓冲器的冲击头与铆枪夹具面接触，铆枪顶持气缸通过铆枪顶持气缸连接板安装在铆枪长板上，铆枪顶持气缸活塞杆伸出端与铆枪夹具连接，铆枪夹紧气缸固定在铆枪长板底部，电磁铆枪通过铆枪夹具与铆枪滑轨配合连接，铆枪顶持气缸控制电磁铆枪Y方向移动，铆枪缓冲器与铆枪顶持气缸同时对电磁铆枪顶持减震；顶把组件、铆枪组件通过顶持气缸恒定的气压,实现单次铆接顶持力相同；托架通过回转滑盘带动铆枪组件与顶把组件绕X方向同步转动，实现翼面类结构件铆接过程中曲面法向定位；门型框两端分别与铆枪组件和顶把组件配合连接，实现电磁铆枪与顶把在X方向同步移动；托架和型架导轨配合，实现电磁铆枪与顶把在Z方向同步移动。

所述托架、所述门型框采用8080双槽高强度铝合金型材。

有益效果

本发明提出的用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统，型架为铆接系统提供支撑，平衡气缸固定在型架立柱顶部，托架与型架通过回转滑盘和滑块连接，顶把组件和铆枪组件分别与托架两长边上的托架导轨连接。铆枪组件与顶把组件在托架导轨和门型框约束下，实现X方向同步移动，在型架导轨的约束下实现Z方向同步移动，通过顶持气缸控制电磁铆枪和顶把进行Y方向移动；顶把组件和铆枪组件通过回转滑盘和托架的协同作用，实现翼面类结构件曲面法向同步联动定位，定位绝对误差小于1mm。同时,顶持气缸提供稳定的单次铆接顶持力，保证铆接一致性，与同类手工铆接相比合格率提高了20％。

本发明用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统与现有手工铆接技术相比可节约人力50％，节约成本70％。铆接时顶持气缸对顶把和电磁铆枪进行自动铆接顶持，顶把组件与铆枪组件均采用缓冲器、顶持气缸双重减震结构，有效地降低了工作强度，实现铆接系统单人化操作，消除了铆接后坐力对操作人员的影响。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统作进一步详细说明。

图1为本发明翼面类结构件半自动电磁铆接系统轴测图。

图2为本发明翼面类结构件半自动电磁铆接系统示意图。

图3为本发明翼面类结构件半自动电磁铆接系统右视图。

图4为翼面类结构件示意图。

图中:

1.型架立柱2.型架导轨3.气缸安装座4.平衡气缸5.托架导轨6.顶把夹具7.顶把滑轨8.顶把长板9.顶把10.门型框11.回转滑盘12.铆枪顶持气缸13.铆枪顶持气缸连接板14.铆枪缓冲器15.铆枪滑轨16.铆枪夹紧气缸17.电磁铆枪18.铆枪夹具19.铆枪长板20.快速夹具21.滑块22.托架23.顶把顶持气缸24.顶把顶持气缸连接板25.顶把夹紧气缸

具体实施方式

本实施例是一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统。

参阅图1～图4，本实施例翼面类结构件半自动电磁铆接系统由型架、铆枪组件、顶把组件、托架、门型框组成，型架为铆接系统提供支撑；托架和门型框协同作用，实现铆枪组件与顶把组件同步移动；托架通过回转滑盘带动铆枪组件与顶把组件绕X方向同步转动，实现翼面类结构件铆接过程中曲面法向定位；托架利用平衡气缸平衡铆枪组件、顶把组件重力和自身重力，铆枪组件和顶把组件通过缓冲器、顶持气缸构成双重减震结构；顶把组件、铆枪组件由顶持气缸提供顶持力，通过保持气缸气压不变保证单次铆接顶持力相同；X、Y、Z三个方向铆接定位均通过直线导轨导向。

本实施例中,型架由型架立柱1、型架导轨2、气缸安装座3、平衡气缸4、快速夹具20，回转滑盘11、滑块21、托架导轨5组成，两根型架立柱1通过上部横梁与中间横梁固连，两型架导轨2分别固定在两根型架立柱1外侧，两平衡气缸4通过气缸安装座3分别安装在两根型架立柱1顶部；多个快速夹具20两两相对均布固定在型架立柱1内侧和上部横梁与中间横梁内侧，用来装配夹持翼面类结构件。托架22为矩形框架结构，托架22两短边内侧分别与两回转滑盘11连接，回转滑盘11与型架导轨2通过滑块21连接，两托架导轨5分别固定在托架22两长边上面，平衡气缸的活塞杆伸出端与滑块21螺纹连接，通过平衡气缸4的气压平衡托架22。门型框10两底端分别与铆枪长板19和顶把长板8连接，铆枪长板19与顶把长板8通过滑块分别与托架导轨5配合连接，顶把组件与铆枪组件对称安装在铆枪长板与顶把长板上。

顶把组件包括顶把9、顶把夹具6、顶把滑轨7、顶把长板8、顶把顶持气缸23、顶把顶持气缸连接板24、顶把夹紧气缸25，顶把滑轨7固定在顶把长板8上，顶把顶持气缸23通过顶把顶持气缸连接板24安装在顶把长板8上，顶把顶持气缸活塞杆伸出端与顶把夹具6连接，顶把夹紧气缸25固定在顶把长板8底部，顶把9通过顶把夹具6与顶把滑轨7配合连接，顶把顶持气缸23控制顶把Y方向移动。铆枪组件包括电磁铆枪17、铆枪夹具18、铆枪滑轨15、铆枪长板19、铆枪顶持气缸12、铆枪顶持气缸连接板13、铆枪缓冲器14、铆枪夹紧气缸16，铆枪滑轨15固定安装在铆枪长板19上，铆枪缓冲器14的冲击头与铆枪夹具18面接触，铆枪顶持气缸12通过铆枪顶持气缸连接板13安装在铆枪长板19上，铆枪顶持气缸活塞杆伸出端与铆枪夹具18连接，铆枪夹紧气缸16固定在铆枪长板19底部，电磁铆枪17通过铆枪夹具18与铆枪滑轨15配合连接，铆接过程中铆枪顶持气缸12控制电磁铆枪Y方向移动。铆接瞬间,铆枪缓冲器14与铆枪顶持气缸12同时对电磁铆枪17顶持减震，消除后坐力对操作者的不良影响。顶把组件、铆枪组件通过顶持气缸恒定的气压,实现单次铆接顶持力相同。

本实施例中，托架22通过回转滑盘11带动铆枪组件与顶把组件绕X方向同步转动，实现翼面类结构件铆接过程中曲面法向定位；门型框10两端分别与铆枪组件和顶把组件配合连接，实现电磁铆枪17与顶把9在X方向同步移动；托架22和型架导轨2配合，实现电磁铆枪17与顶把9在Z方向同步移动。通过托架22和门型框10协同工作，实现铆枪组件与顶把组件同步移动。顶把组件和铆枪组件分别通过滑块与托架导轨5连接，实现X方向定位移动导向；托架22两短边内侧分别与回转滑盘11连接，回转滑盘11分别通过滑块21与型架导轨2配合连接，为铆枪组件和顶把组件提供Z方向和绕X轴旋转的法向定位导向移动。门型框10的两端分别通过螺栓与铆枪长板8和顶把长板19连接。

本实施例中，托架22和门型框10均选用8080双槽高强度铝合金型材，保证结构刚度。

铆接过程中，操作人员通过托架导轨5、型架导轨2、铆枪滑轨15和回转滑盘11对电磁铆枪17进行X方向、Y方向、Z方向和曲面法向铆接定位，在托架22和门型框10的共同作用下电磁铆枪17和顶把9同步移动完成铆接定位。铆枪顶持气缸12推动电磁铆枪17顶紧钉头端，同时，顶把顶持气缸23推动顶把9顶紧铆钉钉杆端面，启动电磁铆枪17完成铆接。铆接完成后，铆枪顶持气缸12拉动电磁铆枪17回到铆接前位置，完成铆接复位；顶把顶持气缸23拉动顶把9回到铆接前位置，完成铆接复位；操作人员移动托架和门型框进行下一个铆接定位。

实施例中，通过顶持气缸提供铆接顶持力，铆接过程中，顶把顶持气缸23为顶把9提供顶持力，铆枪顶持气缸12为电磁铆枪17提供顶持力。为了防止铆钉被顶把顶出钉孔，铆枪顶持气缸12顶持力设定值大于顶把顶持气缸23顶持力设定值。通过保持顶持气缸气压值不变保证单次铆接顶持力相同，保证铆接一致性。本实施例中，通过托架导轨5提供X方向导向，型架导轨2提供Z方向导向，铆枪长板导轨15与顶把长板导轨7提供Y方向导向，回转滑台11提供绕X轴旋转功能，保证了铆接过程中顶把组件和铆枪组件的曲面铆接定位，定位绝对误差小于1mm，保证了铆接一致性。

操作过程

1.产品固定；将铆接产品放入型架内，通过快速夹具20固定。

2.钉孔放钉；操作人员站立于型架旁边，对待铆接孔进行手工放钉。

3.铆接定位；操作人员拖动托架22沿型架导轨2移动，顶把组件与铆枪组件随托架22一起沿型架导轨2移动，完成Z方向定位；操作人员沿托架导轨5移动铆枪组件，在门形框10的刚性约束下顶把9与电磁铆枪17同步移动，完成X方向定位；通过回转滑盘11旋转托架，完成翼面类结构件曲面法向定位，同时，锁紧机构锁紧回转滑盘11，防止铆接过程中托架发生翻转。由于平衡气缸提供重力平衡，操作人员只需克服导轨和回转滑盘摩擦力即可实现铆接定位，有效降低劳动强度。

4.实施铆接；操作人员启动铆接顶持气缸12，铆接顶持气缸12沿Y方向推动电磁铆枪17，电磁铆枪铆模与钉头贴紧，启动铆枪夹紧气缸16固定铆枪夹具18；启动顶把顶持气缸23，顶把顶持气缸23沿Y方向推动顶把9，顶把铆模与铆钉钉杆端面贴紧；启动顶把夹紧气缸25固定顶把顶把夹具6。启动电磁铆枪17对铆钉实施铆接，铆接瞬间将产生较大后坐力，顶持气缸分别对顶把和电磁铆枪提供缓冲减震。此外，缓冲器分别对顶把和电磁铆枪进行液压缓冲。在顶持气缸和缓冲器双重减震作用下，消除铆接后坐力对操作人员的不良影响。

5.铆接复位；铆接完成后，反向启动铆枪顶持气缸12，铆枪顶持气缸12将电磁铆枪17沿铆枪滑轨15拉回到铆接前位置，完成铆枪复位；反向启动顶把顶持气缸23，顶把顶持气缸23将顶把9沿顶把滑轨7拉回到铆接前位置，完成顶把9复位。

工程实际中，重复步骤2～步骤5即可实现连续铆接作业。正常工作情况下，本实施例每分钟可完成4～5次铆接作业，操作简单，工作效率较高。

Claims (2)

1.一种用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统，其特征在于:包括型架、铆枪组件、顶把组件、托架、门型框，型架为铆接系统提供支撑；托架和门型框配合，实现铆枪组件与顶把组件同步移动；

所述型架包括型架立柱、型架导轨、气缸安装座、平衡气缸、快速夹具、回转滑盘、滑块、托架导轨，两根型架立柱通过上部横梁与中间横梁固连，两型架导轨分别固定在两根型架立柱外侧，两平衡气缸通过气缸安装座分别安装在两根型架立柱顶部；多个快速夹具两两相对均布固定在型架立柱内侧和上部横梁与中间横梁内侧，用来装配夹持翼面类结构件；所述托架为矩形框架结构，托架两短边内侧分别与两回转滑盘连接，回转滑盘与型架导轨通过滑块连接，两托架导轨分别固定在托架两长边上面，平衡气缸的活塞杆伸出端与滑块螺纹连接，通过平衡气缸的气压平衡托架；所述门型框两底端分别与铆枪长板和顶把长板连接，铆枪长板与顶把长板通过滑块分别与托架导轨配合连接，顶把组件与铆枪组件对称安装在铆枪长板与顶把长板上；

所述顶把组件包括顶把、顶把夹具、顶把滑轨、顶把长板、顶把顶持气缸、顶把顶持气缸连接板，顶把夹紧气缸,顶把滑轨固定在顶把长板上，顶把顶持气缸通过顶把顶持气缸连接板安装在顶把长板上，顶把顶持气缸活塞杆伸出端与顶把夹具连接，顶把夹紧气缸固定在顶把长板底部，顶把通过顶把夹具与顶把滑轨配合连接，顶把顶持气缸控制顶把Y方向移动；所述铆枪组件包括电磁铆枪、铆枪夹具、铆枪滑轨、铆枪长板、铆枪顶持气缸、铆枪顶持气缸连接板、铆枪缓冲器、铆枪夹紧气缸，铆枪滑轨固定在铆枪长板上，铆枪缓冲器的冲击头与铆枪夹具面接触，铆枪顶持气缸通过铆枪顶持气缸连接板安装在铆枪长板上，铆枪顶持气缸活塞杆伸出端与铆枪夹具连接，铆枪夹紧气缸固定在铆枪长板底部，电磁铆枪通过铆枪夹具与铆枪滑轨配合连接，铆枪顶持气缸控制电磁铆枪Y方向移动，铆枪缓冲器与铆枪顶持气缸同时对电磁铆枪顶持减震；顶把组件、铆枪组件通过顶持气缸恒定的气压,实现单次铆接顶持力相同；托架通过回转滑盘带动铆枪组件与顶把组件绕X方向同步转动，实现翼面类结构件铆接过程中曲面法向定位；门型框两端分别与铆枪组件和顶把组件配合连接，实现电磁铆枪与顶把在X方向同步移动；托架和型架导轨配合，实现电磁铆枪与顶把在Z方向同步移动。

2.根据权利要求1所述的用于飞行器翼面类结构件半自动电磁铆接系统，其特征在于:所述托架、所述门型框采用8080双槽高强度铝合金型材。