CN106563935B - 用于部件孔轴装配的卧式装配装备 - Google Patents

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Abstract

一种用于部件孔轴装配的卧式装配装备，包括：设置于大范围进给机构上的用于精密调姿功能的六自由度精密调姿机构以及水平正对设置的用于保证被动安全的被动顺应装置，其中：待装配孔件设置于六自由度精密调姿机构上且正对设置于被动顺应装置上的待装配轴件。本发明用于完成航空发动机装配，装置结构紧凑、分级控制、操作精度高、六自由度调姿、装配效率高、保证待装配件的被动安全。

Description

用于部件孔轴装配的卧式装配装备
技术领域
本发明涉及的是一种装配技术领域的设备，具体是一种用于部件间孔轴精密装配的卧式装配装备。
背景技术
当前我国大型涡扇发动机低压涡轮转子装配及其他大型部件间装配过程中，仍大量采用手工借助吊车完成装配工艺，很容易造成磕碰和卡滞，效率低下，工人的操作经验是影响装配质量的关键因素。而随着高性能发动机的研发，联接配合精度要求越来越高，手工装配已无法满足要求。针对这一重大问题，研制一套智能化装配装备来完成发动机的高压转子装配，提高装配精度，同时保证转子等核心部件的被动安全。
发明内容
本发明针对现有装置只能实现一移动两转动的三个自由度运动，不能满足大型航空发动机高压转子立式装配五个自由度运动的需求，不能应用于高压转子立式智能化装配且不具有大范围精密调姿功能，调姿精度不足等缺陷，提出一种用于部件孔轴装配的卧式装配装备，用于完成航空发动机装配，装置结构紧凑、分级控制、操作精度高、六自由度调姿、装配效率高、保证待装配件的被动安全。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：设置于大范围进给机构上的用于精密调姿功能的六自由度精密调姿机构以及水平正对设置的用于保证被动安全的被动顺应装置，其中：待装配孔件设置于六自由度精密调姿机构上且正对设置于被动顺应装置上的待装配轴件。
所述的大范围进给机构包括：底座以及三个分别沿正交坐标系设置的滑台，其中：第一滑台与底座之间以及三个滑台之间均通过丝杠导轨实现滑动连接，第三滑台与六自由度精密调姿机构固定连接以实现XYZ向三自由度大范围调姿。
所述的被动顺应装置的具体结构包括：分别设置于定平台顶部和底部的凸轮顶杆机构和平面展开机构，一端分别与定平台和平面展开机构转动连接的弹性吊杆以及与弹性吊杆另一端转动连接的动平台，由谐波减速器驱动的凸轮顶杆机构带动弹性吊杆转动，实现弹性吊杆倾角变化。
所述的凸轮顶杆机构包括：电机、谐波减速器、凸轮和四根径向设置的顶杆滑块机构，其中：谐波减速器与电机输出轴相连，顶杆滑块机构的顶杆与凸轮相接触，滑块设置于定平台滑轨，凸轮设置于定平台中央。
所述的平面展开机构包括：两组各四根L形连杆，其中：每组L形连杆首尾转动连接组成闭环，L形连杆的中间设有转动副且两组L形连杆共八个转动副两两对应转动连接，两组L形连杆中共四个首尾转动连接点分别通过转动副与凸轮顶杆机构中的顶杆滑块机构相连。
所述的弹性吊杆包括：G字形结构的吊杆体和弹性组件，其中：弹性组件的两端分别与吊杆体的一端及中部相连，吊杆体的中部与定平台转动连接，所述一端与平面展开机构转动连接，另一端与动平台转动连接，具体地，弹性吊杆通过转动副与凸轮顶杆机构滑块上转动副座相连；平面展开机构通过转动副与弹性吊杆的一端相连；弹性吊杆另一端通过万向铰或转动副与动平台相连。
所述的六自由度精密调姿机构包括：动平台、一维运动支链和动平台，其中：待装配轴件固定设置于动平台上，六个各自通过折返式电缸驱动的一维运动支链分别通过球铰链和万向铰与动平台和定平台相连，定平台设置于横向大范围进给机构上。
所述的被动顺应装置上设有激光跟踪仪，从而实现在对准过程中的精密定位。
技术效果
与现有技术相比，本发明将顺应装置和六自由度精密调姿机构分离布置，从而实现高精度定位功能，六自由度精密调姿机构能够实现精确定位功能，被动顺应装置在特殊情况孔轴壁接触时不损坏部件。该装备可以实现长孔轴精密装配，减小定位误差，保证装配安全，实现孔轴精密装配。
附图说明
图1为本发明正等侧视图；
图2为本发明侧视图；
图3为被动顺应装置侧视图；
图4为被动顺应装置隐藏静平台俯视图；
图5为被动顺应装置平面展开机构俯视图；
图6为六自由度精密调姿机构；
图中：凸轮顶杆1、滑块2、滑轨3、定平台4、转动副座5、上摆杆6、挡片7、弹性单元8、连接片9、下摆杆10、U副座11、动平台12、转动副座13、转动关节14、平面展开机构15、L形连杆16、转动关节17、谐波减速器18、凸轮19、电机20、转动关节21、转动关节22、大范围进给机构23、六自由度精密调姿机构24、待装配孔件25、待装配轴件26、被动顺应装置27、动平台28、球铰链29、一维力传感器30、折返式电缸31、万向铰32、定平台33。
具体实施方式
如图1～图3所示，本实施例包括：设置于大范围进给机构23上的用于精密调姿功能的六自由度精密调姿机构24以及水平正对设置的用于保证被动安全的被动顺应装置27，被动顺应装置27同待装配轴件26通过夹具连接，待装配孔件25同六自由度精密调姿机构24通过夹具连接，待装配孔轴的大范围运动通过大范围进给机构实现，用于完成待装配件的预定位。
如图1所示，所述的大范围进给机构包括：底座以及三个分别沿正交坐标系设置的滑台，第一滑台与底座之间以及三个滑台之间均通过丝杠导轨实现滑动连接，第三滑台与六自由度精密调姿机构24固定连接以实现XYZ向三自由度大范围调姿。
所述的被动顺应装置27上设有激光跟踪仪等精密测量仪器以实时监测孔轴相对位置，通过大范围进给机构粗调对准孔轴；通过x向进给机构和六自由度精密调姿机构24的实时调节完成精密装配，通过被动顺应装置27保证被动安全。
如图3-5所示，本实施例的被动顺应装置27中的凸轮顶杆机构包括：凸轮顶杆1、滑块2、滑轨3、凸轮19、谐波减速器18、电机20；弹性吊杆包括：转动副座5、上摆杆6、挡片7、弹性单元8、连接片9、下摆杆10，该弹性吊杆的上端通过转动副座5同滑块2相连，下端通过u副座11与动平台12相连。
所述的被动顺应装置27中的平面展开机构11包括：八根L形连杆16，其中：L形连杆16末端间转动副连接形成转动关节21、22，L形连杆16中点间连接形成转动关节21；转动关节21通过转动副与转动关节14连接，转动关节14通过转动副与转动副座13连接。
如图3-5所示，本装置的展开和收缩通过电机6带动凸轮顶杆机构1实现，顶杆7上下的转动副和U副用于协调进给量，平面展开机构3受力，作用相当于当电机6不进给时锁死顶杆7上部转动副。所述电机6作为驱动输入，带动装置运动。通过调整连杆角度，实现末端动平台5上的不同刚度性能，实现被动顺应装配。
所述的凸轮顶杆机构1和弹性吊杆7具有圆周阵列分布的布置形式。
如图6所示为六自由度精密调姿机构24，其中：待装配轴件28固定设置于动平台28上，六个各自通过折返式电缸31驱动的一维运动支链分别通过球铰链29和万向铰32与动平台28和定平台33相连，定平台33设置于横向大范围进给机构上。
所述的一维运动支链上设有一维力传感器30。
本实施例中，通过设计凸轮顶杆机构、修改弹性元件8的材料、尺寸等参数以及弹性吊杆7长度可以获得变化中的不同刚度性能。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种用于部件孔轴装配的卧式装配装备，其特征在于，包括：设置于大范围进给机构上的用于精密调姿功能的六自由度精密调姿机构以及水平正对设置的用于保证被动安全的被动顺应装置，其中：待装配孔件设置于六自由度精密调姿机构上且正对设置于被动顺应装置上的待装配轴件；
所述的被动顺应装置包括：分别设置于定平台顶部和底部的凸轮顶杆机构和平面展开机构，一端分别与定平台和平面展开机构转动连接的弹性吊杆以及与弹性吊杆另一端转动连接的动平台，由谐波减速器驱动的凸轮顶杆机构带动弹性吊杆转动，实现弹性吊杆倾角变化；
所述的凸轮顶杆机构包括：电机、谐波减速器、凸轮和四根径向设置的顶杆滑块机构，其中：谐波减速器与电机输出轴相连，顶杆滑块机构的顶杆与凸轮相接触，滑块设置于定平台滑轨，凸轮设置于定平台中央；
所述的平面展开机构包括：两组各四根L形连杆，其中：每组L形连杆首尾转动连接组成闭环，L形连杆的中间设有转动副且两组L形连杆共八个转动副两两对应转动连接，两组L形连杆中共四个首尾转动连接点分别通过转动副与凸轮顶杆机构中的顶杆滑块机构相连；
所述的弹性吊杆包括：G字形结构的吊杆体和弹性组件，其中：弹性组件的两端分别与吊杆体的一端及中部相连，吊杆体的中部与定平台转动连接，所述一端与平面展开机构转动连接，另一端与动平台转动连接，具体地，弹性吊杆通过转动副与凸轮顶杆机构滑块上转动副座相连；平面展开机构通过转动副与弹性吊杆的一端相连；弹性吊杆另一端通过万向铰或转动副与动平台相连。
2.根据权利要求1所述的卧式装配装备，其特征是，所述的大范围进给机构包括：底座以及三个分别沿正交坐标系设置的滑台，其中：第一滑台与底座之间以及三个滑台之间均通过丝杠导轨实现滑动连接，第三滑台与六自由度精密调姿机构固定连接以实现XYZ向三自由度大范围调姿。
3.根据权利要求1所述的卧式装配装备，其特征是，所述的凸轮，其形线半径与转动角度具有线性传递关系。
4.根据权利要求1所述的卧式装配装备，其特征是，所述的六自由度精密调姿机构包括：定平台、一维运动支链和动平台，其中：待装配轴件固定设置于动平台上，六个各自通过折返式电缸驱动的一维运动支链分别通过球铰链和万向铰与动平台和定平台相连，定平台设置于横向大范围进给机构上。
5.根据权利要求1所述的卧式装配装备，其特征是，所述的被动顺应装置上设有激光跟踪仪，从而实现在对准过程中的精密定位。
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