CN106816058B - 一种飞机铆装工离线培训装置和培训方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞机铆接离线培训装置及培训方法，涉及航空航天装配制造领域，包括导轨架、升降平台、旋转平台、多功能顶铁、丝杆螺钉和铆接操作仿真板，实现了飞机铆装工操作技能培训板耗材的重复利用、铆接过程精确模拟和铆接结果直接检测。本发明提供了一个应用于装配领域铆接工种技能培训指导的工艺装备，可通过调整丝杆螺栓实现仿真板夹紧和放松，完成对于铆接前、后的工装调整。本发明操作简单，耗材重复利用率高，铆接操作模拟与实际工况贴合度高，铆接结果测量方法灵活、准确，可以有效提高铆装工技能培训效率，显著降低培训耗材成本，优化检测手段。

Description

一种飞机铆装工离线培训装置和培训方法

技术领域

本发明涉及汽车、轮船、航空航天构件、组件装配制造领域，特别是一种飞机铆装工离线培训装置和培训方法。

背景技术

飞机安全问题主要源于飞机的装配质量，铆接作为飞机装配的主要技术，铆接质量直接决定着飞机的安全性能，因此在飞机上装配中对于铆接质量必须严格控制。铆接质量的关键因素在于铆接力大小、方向以及铆接速度、压力持续时间等几方面。合理控制铆接力的大小和压力持续时间，保持铆接过程中铆接力的方向始终与铆接板的法线方向重合，严格控制铆接力平移偏斜量对于保证飞机铆接的质量起着决定性作用。

目前，为了保证铆接质量的一致性，国外研发了自动钻铆设备，采用压铆的方式，但是由于其只能用于开敞部位和法向检测不准确等问题，使用受到很大限制，多用于飞机等直段的筒段连接。因此，非开敞部位和飞机结构较为复杂的连接部位，只能依靠人工铆接来完成，这也是国内飞机装配的主要铆接方式。但是，由于飞机铆装工的工种特殊性，在社会上没有相关的培训，企业只能依靠内部技术力量进行技能人才培训。由于内部培训技师的人员不足，不仅在培训速度上远远不能满足部门专职技能人才的需求，而且培训的人才技能水平差异性大、培训环境与实际工作场景差别大、培训成本过高等问题也严重制约着飞机总装制造中心的技能人才培训基地建设的推进速度。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种飞机铆装工技能培训仿真装置和技能培训方法，解决传统培训方式中培训成本过高、铆接质量检测困难和培训技能人才水平差异大等几大问题。

发明内容

针对现有培训设备和方法的缺陷，本发明提供了飞机铆装工离线培训装置，并以期通过此工装在降低成本耗材的前提下实现铆装工技能培训效率的大幅提升；实现飞机铆接质量的灵活检测。

本发明公开了一种飞机铆装工离线培训装置，包括导轨架、升降平台、旋转平台、多功能顶铁、铆接操作仿真板、丝杆螺钉、力传感器，所述升降平台与导轨架之间是齿轮齿条连接传动，通过调整升降平台的齿轮转动，实现升降台的高度位置调整。

进一步地，升降平台内转角调整电机输出轴与旋转平台转位输入轴连接配合，通过转角调整电机驱动旋转平台转动，实现旋转平台的预定定位角度的调整。

进一步地，所述多功能顶铁平形于夹紧凸台方向为竖向，垂直夹紧凸台方向为横向；多功能顶铁支承面定位凸台用于限制操作仿真板，保证铆钉孔横向对中，夹紧凸台通过螺钉与操作仿真板连接，用于实现操作仿真板竖向定位和仿真板整体夹紧。

进一步地，所述的操作仿真板分为左右两块，在几何中心开孔，被配置为自由分离和贴合；两块板合并之后，左、右板上的半孔合成一个完整的铆钉孔，进行放钉和铆接操作；铆接结束，两块板自由分离，把铆钉取下来进行质量参数检验而不会损伤铆钉；同时，左右板中心对称位置设计了凸台和凹槽，保证装配后只具有分离和贴合方向的单向自由度。

进一步地，所述操作仿真板采用铸钢材料。

进一步地，所述操作仿真板钉孔处采用淬火热处理。

进一步地，所述操作仿真板钉孔出内设计加工了曲线槽。

进一步地，所述操作仿真板均开有反向单线螺纹孔，螺纹升角小于3.5°，通过丝杆螺钉顺时针或逆时针单向转动实现操作板张开或闭合，同时借助螺纹传动的自锁性能实现指定位置自锁。

本发明还提供了如所述的飞机铆装工离线培训装置的培训方法，包括如下步骤：

第一步：对于所述的升降平台进行高度调整，对所述的旋转平台进行角度调整，设定难度等级，模拟特定的铆接工况；

第二步：对于所述的丝杆螺钉顺时针转动，使两块操作仿真板分离；

第三步：按照指定要求放置铆钉，逆时针转动丝杆螺钉，使两块操作仿真板向中心靠拢，直至两块操作仿真板贴合，完成定位；

第四步：接触后继续转动丝杆螺钉30度左右，确保两块操作仿真板已经夹紧；

第五步：在所述的操作仿真板上使用气动铆枪进行连续冲击铆接；

第六步：分离操作板，取出铆钉进行铆钉几何形貌检测。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过控制升降平台和旋转平台的传动机构，可以实现升降台的预定位置和旋转平台的预定角度的调整，模拟出铆接过程中的水平铆接，上仰角铆接、数值铆接、下倾角铆接等不同姿态，克服了现有培训无法做到多级难度和多种铆接角度集成培训的问题，减少了考核培训设备的数量。

2、铆接仿真板分为左右两块，一方面解决了铆接培训过程中，高成本板料耗材只能单次使用的问题，大大节约的耗材培训的成本；另一方面，仿真板材的重复利用，也节约板料制孔的所带来的加工成本；同时，操作板可以进行分离，不仅解决了传统铆接测量只能通过破坏板材来进行的缺陷检查，而且解决了由于铆钉孔加工不一致性带来的基本工况固有偏差问题，保证了操作工况的一致性和客观性，同时，也降低了传统检查时，需要将铆接板切削开的问题，降低了切削铆接板工艺技能的要求和成本，给铆接检测提供更多有益的手段，如信号检测、视觉检测等；

3、铆钉孔处的曲线槽为铆钉金属在压力下流动预留了空间，解决了刚性孔与铝合金材质孔铆接(铝合金可以产生塑性变形)工况的差异；保证了铆接仿真板与铆接铝合金板对于操作人员反馈结果的一致性。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明一个较佳实施例的培训装置的整体结构示意图；

图2为本发明一个较佳实施例的旋转平台结构示意图；

图3为本发明一个较佳实施例的多功能顶铁结构示意图；

图4为本发明一个较佳实施例的操作仿真板结构示意图；

图5为本发明一个较佳实施例铆接仿真操作的流程图；

其中，1为轨道架，2为操作台升降装置,3为旋转平台,4为多功能顶铁,41为夹紧凸台，42为定位凸台5为操作仿真板右部,51为操作仿板传动和锁紧螺纹孔,52为操作板限位台阶,6为操作仿真板左部，61和62均为限位凹槽，63铆钉孔曲线槽，64铆钉孔，65操作仿真板横向定位槽，7为丝杆螺钉，8连接螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-图4所示，本发明所述技术方案提供一种飞机铆装工离线培训装置，包括导轨架、升降平台、旋转平台、多功能顶铁、铆接操作仿真板、丝杆螺钉、力传感器。上述的升降平台与导轨架之间是齿轮齿条连接传动，通过调整升降平台的齿轮转动，实现升降台的高度位置调整，从而可以模拟铆接中不同高度的基本工况。

升降平台内转角调整电机输出轴与旋转平台转位输入轴连接配合，通过转角调整电机驱动旋转平台转动，实现旋转平台的预定定位角度的调整，因此可以模拟铆接过程不同铆接角度基本工况。

所述多功能顶铁平形于夹紧凸台方向为竖向，垂直夹紧凸台方向为横向。多功能顶铁支承面定位凸台用于限制操作仿真板，保证铆钉孔横向对中；夹紧凸台通过丝杆螺钉与操作仿真板连接，保证仿真操作板的竖向定位；通过顺、逆时针转动丝杆螺钉可以实现操作仿真板整体夹紧和分离放松。

所述力学传感器有四个，沿着圆周均匀分布，并且四个安装孔与力学传感器通过螺栓连接固定，形成中心对称分布，保证顶铁上冲击信号采集的准确性。传感器通过检测四个传感器力的大小一致性程度即可以确定铆接过程中是否出现铆枪轴线与铆钉轴线角度偏斜。同时，结合铆接力大小和铆接频率可以对于铆接的质量进行辅助的判定。

所述的操作仿真板分为左右两块，在几何中心开孔，可以自由分离和贴合。两块板合并之后，左、右板上的半孔合成一个完整的铆钉孔，可以进行放钉和铆接操作。铆接结束，两块板自由分离，可以把铆钉取下来进行质量参数检验而不会损伤铆钉。同时，左右板中心对称位置设计了凸台和凹槽，保证装配后只具有(分离和贴合方向)单向自由度，避免了平行铆钉孔轴线方向的错位。同时，操作仿真板采用铸钢材料代替原有培训使用的铝合金材料，有效降低材料成本。

所述的操作仿真板钉孔处采用淬火热处理方式，提高孔的强度和硬度，保证铆接过程中操作仿真板不会因为铆钉挤压产生几何外形的塑性形变而失效，从而保证多次使用的基本工况一致性，实现操作仿真板的循环使用，从而大幅度降低现有操作板只能单次使用造成的材料大量浪费，有效解决耗材成本过高的问题。

操作仿真板钉孔出内设计加工了曲线槽，有效解决因为钉孔处形变量小，铆钉材料没有流动空间，造成与实际工况中铆钉可以膨胀到孔内形成干涉的情况不一致的问题。根据不同工况可以设计出方槽、圆槽等不同几何形貌的曲线槽和不同数量的曲线槽，保证铆接工况与实际结果一致。

所述的操作板均开有反向单线螺纹孔，螺纹升角小于3.5°，通过丝杆螺钉顺时针或逆时针单向转动实现操作板张开或闭合，同时借助螺纹传动的自锁性能实现指定位置自锁。

所述的操作板在铆接结束后，可以通过丝杆转动实现分离，从而取出铆钉进行几何形貌检测，通过检测铆钉墩头直径、高度、铆钉体直径等参数进一步对于铆接的质量进行判定。

如图5所示，本发明还公开了一种飞机铆装工离线培训方法：

第一步：参见图1，参照难度等级手册，选定相应的模拟铆接工况难度等级，在图1中调整升降平台2到预定的高度位置，调整旋转平台3到指定的位置，并进行锁紧，完成难度等级设定。

第二步：参见图2，顺时针转动丝杆螺钉7，使得左、右两块操作仿真板6和5在相反螺旋副配合的作用下，由中间位置为起点，沿着相向方向对称分离。

第三步：参见图3，取铆钉放置在中心附近位置，逆时针转动丝杆螺钉7，使得左、右操作仿真板5、6在螺旋副的作用下向中心靠拢，最终完全贴合，完成操作仿真板的准确定位。

第四步：左右铆接仿真板5、6完全贴合后，继续将丝杆螺钉7逆时针旋转30，确定两块操作仿真板已经完全夹紧，同时利用丝杆螺钉的自锁性能完成操作仿真板的锁紧操作。

第五步：手持气动铆枪进行连续的铆接操作，直至铆接技术工确定铆接完成。

第六步：顺时针转动丝杆，使得左、右操作板分离开，取出铆钉进行墩头直径、铆钉直径等基本参数和几何形貌的测量。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种飞机铆装工离线培训装置，其特征在于，包括导轨架、升降平台、旋转平台、多功能顶铁、铆接操作仿真板、丝杆螺钉、力传感器；所述升降平台通过传动装置与所述导轨架连接，并实现所述升降平台的高度位置调整；所述旋转平台通过传动装置与所述升降平台连接，并实现所述旋转平台的预定定位角度的调整；所述多功能顶铁和所述力传感器通过4个安装孔和4个连接螺栓固定在所述旋转平台上；所述铆接操作仿真板通过所述丝杆螺钉固定在所述多功能顶铁上；所述铆接操作仿真板分为左右两块，在合并后的几何中心开铆钉孔；所述左右铆接操作仿真板通过所述丝杆螺钉实现分离和贴合，并在所述左右铆接操作仿真板中心对称位置设置横向定位槽、限位凹槽和限位台阶。

2.如权利要求1所述的飞机铆装工离线培训装置，其特征在于，所述多功能顶铁支承面设置定位凸台和夹紧凸台；所述定位凸台与所述铆接操作仿真板横向定位槽连接，用于限制所述铆接操作仿真板，保证铆钉孔横向对中；所述夹紧凸台通过所述丝杆螺钉与所述铆接操作仿真板连接，用于实现所述铆接操作仿真板的竖向定位、分离和贴合。

3.如权利要求1所述的飞机铆装工离线培训装置，其特征在于，所述铆接操作仿真板贴合后，左、右板上的半孔合成一个完整的铆钉孔，实现放钉和铆接操作；铆接结束，通过两块板分离，实现铆钉质量参数检验而不会损伤铆钉；所述铆接操作仿真板通过所述限位凹槽和限位台阶实现单向自由度的分离和贴合。

4.如权利要求3所述的飞机铆装工离线培训装置，其特征在于，所述铆接操作仿真板采用铸钢材料，所述铆钉孔处采用淬火热处理，所述铆钉孔内加工有曲线槽。

5.如权利要求3所述的飞机铆装工离线培训装置，其特征在于，所述铆接操作仿真板内开有反向单线螺纹孔，螺纹升角小于3.5°，通过丝杆螺钉顺时针或逆时针单向转动实现铆接操作仿真板分离或贴合，同时借助螺纹传动的自锁性能实现指定位置自锁。

6.如权利要求1至5中任一项所述的飞机铆装工离线培训装置的培训方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：对于所述升降平台进行高度调整，对所述旋转平台进行角度调整，设定难度等级，模拟特定的铆接工况；

第二步：对于所述丝杆螺钉顺时针转动，使两块铆接操作仿真板分离；

第三步：按照指定要求放置铆钉，逆时针转动丝杆螺钉，使两块铆接操作仿真板向中心靠拢，直至两块铆接操作仿真板贴合，完成定位；

第四步：接触后继续转动丝杆螺钉30度，确保两块铆接操作仿真板夹紧；

第五步：在所述铆接操作仿真板上使用气动铆枪进行连续冲击铆接；

第六步：分离铆接操作仿真板，取出铆钉进行铆钉几何形貌检测。