CN107719690B - 一种大型飞机机翼壁板的复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型飞机机翼壁板的复位方法，属于飞机数字化装配技术领域。该复位方法基于若干台协同动作的数控定位装置，包括初调步骤、再调步骤、定位步骤及连接步骤；初调步骤包括控制滑台支柱相对底座滑动，带动待复位壁板靠近翼肋骨架；再调步骤包括控制壁板在横向上移至预定位置，并移至距离翼肋骨架的表面下方小于等于1毫米处；定位步骤为在壁板与翼肋的定位孔对上打入定位销；连接步骤为将壁板与翼肋连接，并取出定位销。其基于数控定位装置进行复位，不仅可提高复位精度，且在复位过程中可有效地避免与其他工作产生干涉，有效地提高大型飞机机翼壁板的复位效率与安装质量，可广泛地应用于大型飞机的装配技术领域中。

Description

一种大型飞机机翼壁板的复位方法

技术领域

本发明涉及大型飞机数字化装配技术领域，具体地说，涉及一种大型飞机机翼壁板的复位方法。

背景技术

飞机装配是飞机制造过程的重要环节，由于机翼各组件尺寸大、刚性弱、结构复杂，导致其装配难度相当大。外翼翼盒壁板分为左外翼上、下壁板和右外翼上、下壁板，共4块壁板。机翼壁板在完成预连接与制孔后需要与翼盒骨架分离以进行清理与涂胶操作，然后再将机翼壁板复位。

为了实现机翼壁板的复位，通常是采用行车进行吊装复位，其吊装壁板的位置精度偏低，不仅难以确保壁板与翼盒骨架完全贴合，壁板容易与骨架产生挤压变形破坏，且容易与周边工装产生干涉，导致当前壁板的复位效率、质量偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型飞机机翼壁板的复位方法，以提高壁板的复位效率与安装质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种使用壁板复位系统对壁板进行复位的方法，该壁板复位系统包括若干台沿待复位壁板展向间隔排列布置且受控制器控制而协同动作的数控定位支撑装置；数控定位支撑装置包括底座，通过导轨滑块机构可滑动地安装在底座上的滑台支柱，输出端相平行布置地安装在滑台支柱上的一台以上的三坐标数控定位器，及通过球头铰接机构铰接在输出端上的壁板保形架；该复位方法包括以下步骤：

初调步骤，控制滑台支柱相对底座滑动，带动通过壁板保形架安装在三坐标数控定位器输出端上的待复位壁板靠近翼肋骨架；

再调步骤，控制三坐标数控定位器的输出端带动壁板在横向上移至预定位置，并移至距离翼肋骨架的表面下方小于等于1毫米处；

定位步骤，在壁板与翼肋的定位孔对上打入定位销；

连接步骤，将壁板与翼肋连接，并取出定位销。

该复位方法基于2台以上的数控定位装置，即若干台受控于控制器而同步协作的数控定位装置，其与现有技术中使用行车吊装上架的方法相比，不仅复位精度更高，且在复位过程中可有效地减少与周围其他工装的干涉；使用上述复位方法对大型飞机机翼壁板进行复位，其整个过程可由控制器控制而自动完成，也可通过控制器的人机接口而人工操控完成，使复位效率进一步提高。在该方法所利用的壁板复位系统中，利用壁板保形架对待复位壁板进行支撑，从而可避免壁板由于刚性弱而与骨架挤压产生变形破坏，且可通过数控定位器的输出端与保形架间的球头铰接机构而实现对壁板的位置与姿态的调整，以提高壁板的复位精度、效率，并减少生产周期。

具体的方案为在再调步骤中，将壁板移至距离翼肋骨架的表面下方1毫米处。

另一个具体的方案为定位销为锥形定位销。

再一个具体的方案为基于测得安装在复位系统上的壁板的位姿数据，根据翼肋骨架的位姿数据，调整各个三坐标数控定位器的输出端的位置。基于三坐标数控定位器的输出端位置调整，利用球铰机构中支撑球头的位置变化，实现对壁板位姿的调整。

优选的方案为球头铰接机构包括固设在壁板保形架上的支撑球头及通过浮动滑块安装在输出端上的球头座，球头座内设有球头锁紧装置，球头锁紧装置包括用于检测支撑球头传递出力的三维力传感器，该三维力传感器向控制器输出检测信号。在复位过程中可利用三维力传感器实时检测数控定位器所受到的作用力而更好地调整输出端位移，即能对壁板与肋间的接触情况进行反馈，更有利于多个数控定位器间的协同动作。

另一个优选的方案为壁板保形架的长度方向沿壁板的航向布置，壁板保形架上设有沿壁板航向间隔排列布置的壁板吸盘。另一个优选的方案为壁板保形架包括安装在壁板翼根部及主体部上的主壁板保形架及安装壁板翼梢部上的翼梢辅助保形架。

更有选的方案为主壁板保形架的长度方向沿壁板的航向布置，主壁板保形架的架本体上设有沿壁板航向间隔排列布置的壁板接头，架本体邻近壁板接头的侧面为与壁板的表面相配合的流线型面。

另一个更优选的方案为翼梢辅助保形架的长度方向沿壁板的航向布置，翼梢辅助保形架的架本体上设有沿壁板的航向间隔排列布置的壁板吸盘。不仅便于抓取及释放壁板，且能有效地降低对壁板的损坏。

再一个优选的方案为三坐标数控定位器包括安装座、横移座、横移致动器、纵移座、纵移致动器及升降机构，安装座与滑台支柱固定连接；横移座通过横向导轨滑块机构与安装座滑动连接，横移致动器的定子与安装座固定连接，动子与横移座固定连接，定子与动子间设有向控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器；纵移座通过纵向导轨滑块机构与横移座滑动连接，纵移致动器的定子与横移座固定连接，动子与纵移座固定连接，定子与动子间设有向控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器；升降机构固设在纵移座上，且设有升降端升降位移的检测传感器，检测传感器向控制器输出检测信号，升降端构成输出端。通过数控定位器、检测传感器及控制器构成闭环数控系统，能有效地提高壁板的复位精度。

附图说明

图1是安装有壁板的本发明实施例中壁板复位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中具有主壁板保形架的数控定位支撑装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中三坐标数控定位器与翼梢辅助保形架的结构示意图；

图4是本发明实施例中复位方法的工作流程图；

图5是本发明实施例中复位方法的定位步骤的过程示意图，图5(a)为打入定位销前的位置示意图，图5(b)为打入定位销过程中的位置示意图，图5(c)为完成对定位销打入的位置示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1，壁板复位系统1包括控制器及受该控制器控制而协同动作的5台数控定位支撑装置2，该5台数控定位支撑装置2沿壁板10的展向间隔排列布置。

参见图1至图3，数控定位支撑装置2包括底座3、滑台支柱4、安装在滑台支柱4上的一台或两台三坐标数控定位器5及通过球头铰接机构而安装在三坐标数控定位器5的输出端上的壁板保形架，壁板保形架包括安装在壁板10的翼根部及主体部上的主壁板保形架6及安装在壁板10的翼梢部上的翼盒辅助保形架7，以对刚性较低的壁板进行支撑。

底座3包括长度方向沿z轴方向布置的座体30及设在座体30下方用于固定在地基上的可调垫铁31，滑台支柱4为通过导轨滑块机构33可滑动地安装在座体30上的L型箱体结构，导轨滑块机构33包括长度沿z轴方向布置的直线导轨，滑台支柱4的滑台结构沿z轴方向布置，用于安装三坐标数控定位器5的支柱沿y轴方向布置，且在滑台与座体30间设于用于检测二者在z轴方向上相对位移的位移检测传感器，该位移检测传感器向控制器输出检测信号，从而构成单坐标闭环控制的数控系统。

三坐标数控定位器5包括安装座50、横移座51、横移致动器52、纵移座54、纵移致动器55及升降机构，安装座50用于将整个定位器安装固定在滑台支柱4的支柱结构上。

横移座52通过沿x轴方向布置的横向导轨滑块机构与安装座50滑动连接，横移致动器52的定子与安装座50固定连接，动子与横移座51固定连接，且在定子与动子间设有向控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器，从而构成闭环控制系统，以控制横移致动器52驱动横移座52相对安装座50沿x轴方向往复滑动。

纵移座53通过沿y轴方向布置的纵向导轨滑块机构与横移座51滑动连接，纵移致动器54的定子与横移座51固定连接，动子与纵移座53固定连接，且在定子与动子间设有向控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器，从而构成闭环控制系统，以控制纵移致动器54驱动纵移座53相对横移座51沿y轴方向往复滑动。

升降机构固设在纵移座53上，具有可沿z轴方向往复升降移动升降端56及用于驱动该升降端56沿Z轴方向布置的导轨滑块机构滑动地升降致动器55，且在升降端56与纵移座53间设有检测升降端升降位移的检测传感器，检测传感器向所控制器输出检测信号，从而构成闭环控制系统，以控制升降致动器55驱动升降端56相对纵移座53沿z轴方向往复滑动。在本实施例中，升降机构包括固设在纵移动座上的滑枕箱及可滑动地套设在该滑枕箱内的滑枕，升降端56固设在该滑枕的一端上。

在本实施例中，导轨滑块机构均为直线导轨滑块机构；致动器均由伺服电机及丝杆螺母机构构成；位移检测传感器为光栅尺，光栅尺将检测到位移信号输出给控制器，控制器向伺服电机输出控制信号，从而构成一三坐标闭环控制地数控系统。

如图2所示，主壁板保形架6包括架本体60及固设在架本体60上的多个沿架本体60长度方向间隔布置的壁板接头61，架本体60邻近壁板接头61的侧表面为与壁板10表面相配合的流线型面，从而可有效对壁板抓牢的同时避免对壁板10造成损害。在本实施例中，架本体60的长度方向沿壁板10的航向布置。

架本体60背离壁板10的侧旁焊接有安装支座62，在安装支座62上固设有支撑球头；在升降端56上也固设有安装支座59，球头座58通过浮动滑块57安装在安装支座59。在球头座58内设有对支撑球头的锁紧装置及用于检测所述支撑球头传递出力的三维力传感器，从而构成本实施例中的球头铰接机构，且三维力传感器向控制器输出检测信号。

如图3所示，翼梢辅助保形架7包括架本体70及固设在架本体70上靠吸力吸住壁板的多个沿架本体70长度方向布置的壁板吸盘71，壁板吸盘71为真空吸盘。架本体70背离壁板10的侧旁焊接有安装支座72，在安装支座72上固设有支撑球头；在升降端56上也固设有安装支座59，球头座58通过浮动滑块57安装在安装支座59。

参见图1至图4，使用上述壁板复位系统对待复位壁板进行复位的方法包括调姿步骤S1、初调步骤S2、再调步骤S3、定位步骤S4及连接步骤S5。

调姿步骤S1，基于测得安装在复位系统上的壁板的位姿数据，根据翼肋骨架的位姿数据，调整各个三坐标数控定位器的输出端的位置，将壁板的位姿调至匹配翼肋骨架的位姿。

初调步骤S2，控制滑台支柱4相对底座3滑动，带动通过壁板保形架安装在输出端上的待复位壁板10靠近翼肋骨架。从而使壁板10在z轴方向上靠近翼肋骨架，即利用滑台与底座3间的相对滑动实现大范围的初步位置调整，有效地提高调整速率。

再调步骤S3，控制所述三坐标数控定位器5的输出端带动壁板10在横向上移至预定位置，并移至距离翼肋骨架的表面下方1毫米处。

定位步骤S4，在壁板10与翼肋的定位孔对上打入定位销。

参见图5，壁板10上的定位孔100与设于翼肋固件8上的定位孔80构成一对定位孔对，利用锥形定位销9打入该定位孔对，从而对壁板10与翼肋固定8之间的微小位姿差进行校正，以进一步提高壁板的复位质量。

连接步骤S5，将壁板与翼肋连接，并取出定位销。利用固定螺栓将定位后的壁板10与翼肋骨架固定连接，并取出锥形定位销，完成对壁板的复位过程。

基于上述复位系统，采用上述复位方法对大型飞机机翼壁板进行复位，与采用行车进行吊装的现有技术相比，其具有下述优点：

1)采用数控定位器复位壁板时无需吊装上架，数控定位器复位位置精度更高。

2)采用数控定位器支撑壁板能减少传统吊装所造成的与周边工装的干涉。

3)复位过程既可按照固化在数据库中的流程自动完成，也可通过控制系统的人机接口人工单步操作完成，效率更高。

4)复位过程中，可利用数控定位器内设置的三维力传感器实时检测数控定位器所受到的作用力。

Claims (6)

1.一种大型飞机机翼壁板的复位方法，使用壁板复位系统对壁板进行复位，所述壁板复位系统包括若干台沿所述壁板的展向间隔排列布置且受控制器控制而协同动作的数控定位支撑装置；

所述数控定位支撑装置包括底座，通过导轨滑块机构可滑动地安装在所述底座上的滑台支柱，输出端相平行布置地安装在所述滑台支柱上的一台以上的三坐标数控定位器，及通过球头铰接机构铰接在所述输出端上的壁板保形架；所述底座包括座体及设在座体下方用于固定在地基上的可调垫铁；

所述壁板保形架包括安装在所述壁板的翼根部及主体部上的主壁板保形架及安装所述壁板的翼梢部上的翼梢辅助保形架；所述主壁板保形架的长度方向沿所述壁板的航向布置，所述主壁板保形架的架本体上设有沿所述壁板的航向间隔排列布置的壁板接头，所述架本体邻近所述壁板接头的侧面为与所述壁板的表面相配合的流线型面；所述翼梢辅助保形架的长度方向沿所述壁板的航向布置，所述翼梢辅助保形架的架本体上设有沿所述壁板的航向间隔排列布置的壁板吸盘；

其特征在于，所述复位方法包括以下步骤：

初调步骤，控制所述滑台支柱相对所述底座滑动，带动通过所述壁板保形架安装在所述输出端上的待复位壁板靠近翼肋骨架；

再调步骤，控制所述三坐标数控定位器的输出端带动壁板在横向上移至预定位置，并移至距离所述翼肋骨架的表面下方小于等于1毫米处；

定位步骤，在壁板与翼肋的定位孔对上打入定位销；

连接步骤，将壁板与翼肋连接，并取出定位销。

2.根据权利要求1所述的复位方法，其特征在于：

在所述再调步骤中，将壁板移至距离所述翼肋骨架的表面下方1毫米处。

3.根据权利要求1所述的复位方法，其特征在于：

所述定位销为锥形定位销。

4.根据权利要求1所述的复位方法，其特征在于，在所述初调步骤之前，还包括调姿步骤：

基于测得安装在复位系统上的壁板的位姿数据，根据翼肋骨架的位姿数据，调整各个三坐标数控定位器的输出端的位置，将壁板的位姿调至匹配翼肋骨架的位姿。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的复位方法，其特征在于：

所述球头铰接机构包括固设在所述壁板保形架上的支撑球头及通过浮动滑块安装在所述输出端上的球头座，所述球头座内设有球头锁紧装置，所述球头锁紧装置包括用于检测所述支撑球头传递出力的三维力传感器，所述三维力传感器向所述控制器输出检测信号。

6.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的复位方法，其特征在于：

所述三坐标数控定位器包括安装座、横移座、横移致动器、纵移座、纵移致动器及升降机构，所述安装座与所述滑台支柱固定连接；

所述横移座通过横向导轨滑块机构与所述安装座滑动连接，所述横移致动器的定子与所述安装座固定连接，动子与所述横移座固定连接，定子与动子间设有向所述控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器；

所述纵移座通过纵向导轨滑块机构与所述横移座滑动连接，所述纵移致动器的定子与所述横移座固定连接，动子与所述纵移座固定连接，定子与动子间设有向所述控制器输出检测信号的滑动位移检测传感器；

所述升降机构固设在所述纵移座上，且设有升降端升降位移的检测传感器，检测传感器向所述控制器输出检测信号，升降端构成所述输出端。

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