CN108372409B - 一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,包括:移动装置,翻转工装和锁紧机构,所述翻转工装包括工作台,工作台支架,翻转动力装置和翻转轴,所述工作台支架包括支撑架和底座,所述支撑架连接在所述底座的上方,所述支撑架为与所述工作台相匹配的框架状结构,所述工作台的底侧通过所述翻转轴可绕所述翻转轴转动地连接在所述底座上,所述翻转动力装置安装在所述底座上,且与所述工作台活动连接。本发明提供了一种用于蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,实现了先将零件水平安装夹紧,再翻转直立的功能,可满足蒙皮镜像加工的要求,一次装夹,实现镜像加工的铣削与支承。

Description

一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构
技术领域
本发明涉及镜像铣削技术领域,特别是涉及一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构。
背景技术
目前,飞机上广泛采用整体结构和大尺寸薄壁件,整体结构和大尺寸薄壁类零件结构复杂,非常容易变形,且尺寸精度要求很高,制造难度大。此外,大型薄壁类零件的外形多数与飞行器的气动性能有关,周边轮廓与其他零部件还有复杂的装配协调关系,装配难度非常大。
沿袭多年的传统飞机蒙皮化铣加工工艺,从加工精度上分析,采用化铣加工工艺,零件至少需要两次进行装夹,重复装夹会影响精度,另外化铣工艺采用相对尺寸和厚度控制,因而加工精度很难控制。化铣还存在化学污染严重、耗电量大的弊端。
数控龙门铣配柔性夹持系统采用立式铣削,蒙皮夹持和加工支承合一,离散、间隔支承。需精心设计夹持点以避免加工干涉;加工薄蒙皮有震颤,影响加工精度和零件质量;柔性夹持系统水平放置不利于排屑和散热,对工件有热变形影响。
蒙皮镜像铣削系统采用卧式铣削,主体结构包含1个柔性定位工装,1个可移动翻转工装,2台同步运动的切削和支承用五坐标数控铣床。两台五轴铣削设备实现镜像加工的铣削与支承。被加工蒙皮在可移动的翻转工装上进行固定,零件仅需一次装夹,蒙皮夹持和加工支承分开,互不干扰,镜像对称。随动支承保证高的刚性和加工精度;可移动的翻转工装保证在加工过程中立式夹持零件,有利于排屑散热,从而减少对工件的热影响。但是,蒙皮铣切存在对蒙皮零件的装夹和加工支承的问题,由于蒙皮零件形状复杂、尺寸大,非常容易变形,竖直状态装夹困难,需要借助天车或者汽车吊。
发明内容
本发明提出一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,通过可移动的翻转工装可实现将蒙皮零件水平装夹在工装框架上,然后由水平位置翻转到竖直位置,减少了蒙皮零件的变形问题,适用于夹持各种复杂的薄壁类零件,装夹一次完成切削。
本发明提供了一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,包括:移动装置,翻转工装和锁紧机构,所述移动装置设置在所述翻转工装的底部,所述锁紧机构设置在所述翻转工装的下侧;所述翻转工装包括工作台,工作台支架,翻转动力装置和翻转轴,所述工作台为空心框架状结构,且其内侧安装有夹具,所述工作台支架包括支撑架和底座,所述支撑架连接在所述底座的上方,所述支撑架为与所述工作台相匹配的框架状结构,所述工作台的底侧通过所述翻转轴可绕所述翻转轴转动地连接在所述底座上,所述翻转动力装置安装在所述底座上,且与所述工作台活动连接。
进一步地,还包括水平位置保证机构,所述水平位置保证机构包括第一平面定位基准, V形定位块,第一缓冲器,第一接近开关和定位件,所述定位件至少具有两个,且与所述工作台的形状相对应地固定连接在所述工作台一侧的水平面上,所述第一平面定位基准,第一缓冲器和第一接近开关均连接在所述定位件与所述工作台的配合位置处。
进一步地,还包括竖直位置保证机构,所述竖直位置保证机构包括第二平面定位基准,第二缓冲器和第二接近开关,所述第二平面定位基准,第二缓冲器和第二接近开关均连接在所述支撑架与所述工作台的配合位置处。
进一步地,所述竖直位置保证机构还包括微调垫铁,所述微调垫铁垫接在所述工作台的下边框的下侧。
进一步地,所述竖直位置保证机构还包括摆角油缸,所述摆角油缸连接在所述支撑架上与所述工作台的配合位置处。
进一步地,所述摆角油缸具有7个,其中3个设置在所述支撑架的上横梁上,2个设置在所述支撑架的左支架上,2个设置在所述支撑架的右支架上。
进一步地,所述竖直位置保证机构还包括直线气缸和钩板,所述直线气缸和钩板均连接在所述支撑架与所述工作台配合位置的侧边框上。
进一步地,所述工作台的边框为双层方钢拼接结构,里层为一圈方钢搭接,外层一圈方钢角接,且在四角位置处设置角筋和吊装孔。
进一步地,所述翻转动力装置包括两个油缸,所述油缸设置的位置与所述工作台的两个侧边框的位置相对应,所述油缸的固定端连接在所述工作台支架的底座上,所述油缸的活动端可随所述工作台转动地连接在所述工作台的侧边框上。
进一步地,所述锁紧机构采用斜楔增力机构,包括油缸,楔形块,滑动导轨,安装座和第三接近开关,所述油缸与所述楔形块相连,所述滑动导轨包裹在所述楔形块的外周,所述楔形块与所述滑动导轨之间滑动连接,所述安装座设置在所述滑动导轨的外侧,且固定连接在所述工作台支架的底座上,所述第三接近开关连接在靠近所述楔形块一侧的所述安装座上。
本发明提供了一种用于蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,实现了先将零件水平安装夹紧,再翻转直立的功能,可满足蒙皮镜像加工的要求,一次装夹,实现镜像加工的铣削与支承。本发明中,空心边框工作台的设计为复杂薄壁类零件的镜像加工提供了有力保障,利用型材搭接的方式增加了框架的刚度,同时达到质量轻量化的目的。翻转过程中采用平山定位原理进行平面定位、使用摆角油缸进行夹紧紧固、直线气缸推动钩板进行安全保护和利用微调垫铁进行气密封检测,为工作台翻转的精准定位提供了有力保障。采用两个油缸作为翻转动力源,油缸固定端的支点设置在工作台支架的底座上,移动端可随工作台转动地连接在工作台的侧边框上,连接结构简单、空间紧凑。锁紧机构采用斜楔增力机构可保证翻转工装的准确定位,夹紧安全可靠,操纵方便。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构在水平位置夹持蒙皮时的装配示意图;
图2为本发明实施例的一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构夹持蒙皮后翻转至竖直位置时的正面装配示意图;
图3为本发明实施例的一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构夹持蒙皮后翻转至竖直位置时的背面装配示意图;
图4为本发明实施例的一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构的锁紧机构的装配示意图;
图5为本发明实施例的一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构的锁紧机构的剖视图。
附图中标记为:
1 工作台
11 夹具
2 工作台支架
21 支撑架
22 底座
3翻转动力装置
4 翻转轴
5 水平位置保证机构
51 第一平面定位基准
52 V形定位块
53 第一缓冲器
54 第一接近开关
55 定位件
6 竖直位置保证机构
61 第二平面定位基准
63 第二缓冲器
64 第二接近开关
65 微调垫铁
66 摆角油缸
67 直线气缸
68 钩板
7 斜楔增力机构
71 锁紧油缸
72 楔形块
73 滑动导轨
74 安装座
75 第三接近开关
8 翻转工装
9 锁紧机构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,如图1所示,包括:移动装置(图中未示出),翻转工装8和锁紧机构9,所述移动装置设置在所述翻转工装8的底部,所述锁紧机构9设置在所述翻转工装8的下侧;所述翻转工装8包括工作台1,工作台支架2,翻转动力装置3和翻转轴4,所述工作台1为空心框架状结构,且其内侧安装有夹具11,所述工作台支架2包括支撑架21和底座22,所述支撑架21连接在所述底座22的上方,所述支撑架21为与所述工作台1相匹配的框架状结构,所述工作台1的底侧通过所述翻转轴4可绕所述翻转轴4转动地连接在所述底座22上,所述翻转动力装置8安装在所述底座22上,且与所述工作台1活动连接。其中,所述移动装置用于驱动所述翻转工装在镜像铣削设备和蒙皮的装夹位置之间进行移动,可以采用轮子驱动,也可以使用导轨驱动。所述工作台内侧的夹具具有多个,优选地为柔性夹具,用于对待加工的蒙皮进行装夹。将工作台设计成空心框架状结构以适应蒙皮镜像加工的双面加工方式,且为了提高工作台的刚度,所述工作台的边框为双层方钢拼接结构,里层为一圈方钢搭接,外层一圈方钢角接,并在四角位置处设置角筋和吊装孔。为防止吊装时破坏加工平面,还可以在角筋处焊接钢管,便于使用穿杠或穿绳吊装。
在本发明实施例的一个方面,所述的移动翻转机构还包括水平位置保证机构5,所述水平位置保证机构5包括第一平面定位基准51, V形定位块52,第一缓冲器53,第一接近开关54和定位件55,所述定位件55至少具有两个,且与所述工作台1的形状相对应地固定连接在所述工作台1一侧的水平面上,所述第一平面定位基准51, V形定位块52,第一缓冲器53和第一接近开关54均连接在所述定位件55与所述工作台1的配合位置处。 具体使用过程中,当所述翻转工装翻转至水平位置装夹蒙皮时,第一平面定位基准保证工作台的重复定位精度, V形定位块限制工作台的左右移动;第一缓冲器防止工作台下落时与第一平面定位基准发生刚性碰撞,起到进一步缓冲作用;第一接近开关在工作台翻转至水平位置时发出信号指令。
在本发明实施例的一个方面,所述的移动翻转机构还包括竖直位置保证机构6,所述竖直位置保证机构6包括第二平面定位基准61,第二缓冲器63和第二接近开关64,所述第二平面定位基准61,第二缓冲器63和第二接近开关64均连接在所述支撑架21与所述工作台1的配合位置处。具体使用过程中,当翻转工装翻转至竖直位置时,第二平面定位基准保证装有蒙皮的工作台的重复定位精度,第二缓冲器防止工作台与平面定位基准发生刚性碰撞,起到进一步缓冲作用;第二接近开关在工作台翻转至竖直位置发出信号指令。
在本发明实施例的一个方面,所述竖直位置保证机构6还包括微调垫铁65,所述微调垫铁65垫接在所述工作台1的下边框的下侧。在工作台的下边框垫有微调垫铁,一方面起到支撑作用,另一方面在微调垫铁中预留了气密封检测口,用以辅助检测工作台是否翻转至竖直位置。
在本发明实施例的一个方面,所述竖直位置保证机构6还包括摆角油缸66,所述摆角油缸66连接在所述支撑架21上与所述工作台1的配合位置处。优选地,所述摆角油缸66具有7个,其中3个设置在所述支撑架21的上横梁上,2个设置在所述支撑架21的左支架上,2个设置在所述支撑架21的右支架上。同时,所述竖直位置保证机构6还包括直线气缸67和钩板68,所述直线气缸67和钩板68均连接在所述支撑架21与所述工作台1配合位置的侧边框上。为确保工作台翻转至竖直位置时与支撑架贴合牢靠,本发明利用摆角油缸对其进行夹紧,每个摆角缸在工作压力下产生的夹紧力约为1吨。同时为了安全起见,还增加了直线气缸推动钩板装置进行安全保护。
在本发明实施例的一个方面,所述翻转动力装置3包括两个油缸,所述油缸设置的位置与所述工作台1的两个侧边框的位置相对应,所述油缸的固定端连接在所述工作台支架2的底座22上,所述油缸的活动端可随所述工作台1转动地连接在所述工作台1的侧边框上。采用两个油缸作为翻转动力源,油缸固定端的支点设置在工作台支架的底座上,移动端可随工作台转动地连接在工作台的侧边框上,连接结构简单、空间紧凑。其中移动端连接点的位置确定需要进行理论设计计算,根据翻转结构推导出油缸推力、油缸的活塞杆行程与工作台翻转角度之间的函数关系,进而确定油缸的相关参数,例如推力、最短行程,由最短行程确定油缸的另一个支点位置。
在本发明实施例的一个方面,所述锁紧机构9采用斜楔增力机构7,包括锁紧油缸71,楔形块72,滑动导轨73,安装座74和第三接近开关75,所述锁紧油缸71与所述楔形块72相连,所述滑动导轨73包裹在所述楔形块72的外周,所述楔形块72与所述滑动导轨73之间滑动连接,从而实现楔形块的直线运动,与设置在目标位置的楔形凸起相配合,达到楔形块的夹紧和松开的目的。所述安装座74设置在所述滑动导轨73的外侧,且固定连接在所述工作台支架2的底座22上,所述第三接近开关75连接在靠近所述楔形块72一侧的所述安装座74上。优选地,滑动导轨共有四块,为楔形块的直线运动提供导向作用;安装座安装在翻转工装的工作台支架的底座上,可以跟随翻转工装一起移动,以达到准停的目的;接近开关在夹紧或松开时发出相应的感知信号。
本发明提供了一种用于蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,实现了先将零件水平安装夹紧,再翻转直立的功能,可满足蒙皮镜像加工的要求,一次装夹,实现镜像加工的铣削与支承。本发明中,空心边框状工作台的设计为复杂薄壁类零件的镜像加工提供了有力保障,利用型材搭接的方式增加了框架的刚度,同时达到质量轻量化的目的。翻转过程中采用平山定位原理进行平面定位、使用摆角油缸进行夹紧紧固、直线气缸推动钩板进行安全保护和利用微调垫铁进行气密封检测,为工作台翻转的精准定位提供了有力保障。采用两个油缸作为翻转动力源,油缸固定端的支点设置在工作台支架的底座上,移动端可随工作台转动地连接在工作台的侧边框上,连接结构简单、空间紧凑。锁紧机构采用斜楔增力机构可保证翻转工装的准确定位,夹紧安全可靠,操纵方便。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种用于飞机蒙皮镜像铣削设备的移动翻转机构,其特征在于,包括:
移动装置,翻转工装和锁紧机构,所述移动装置设置在所述翻转工装的底部,所述锁紧机构设置在所述翻转工装的下侧;
所述翻转工装包括工作台,工作台支架,翻转动力装置和翻转轴,所述工作台为空心框架状结构,且其内侧安装有夹具,所述工作台支架包括支撑架和底座,所述支撑架连接在所述底座的上方,所述支撑架为与所述工作台相匹配的框架状结构,所述工作台的底侧通过所述翻转轴可绕所述翻转轴转动地连接在所述底座上,所述翻转动力装置安装在所述底座上,且与所述工作台活动连接;
还包括水平位置保证机构,所述水平位置保证机构包括第一平面定位基准,V形定位块,第一缓冲器,第一接近开关和定位件,所述定位件至少具有两个,且与所述工作台的形状相对应地固定连接在所述工作台一侧的水平面上,所述第一平面定位基准,V形定位块,第一缓冲器和第一接近开关均连接在所述定位件与所述工作台的配合位置处。
2.如权利要求1所述的移动翻转机构,其特征在于,还包括竖直位置保证机构,所述竖直位置保证机构包括第二平面定位基准,第二缓冲器和第二接近开关,所述第二平面定位基准,第二缓冲器和第二接近开关均连接在所述支撑架与所述工作台的配合位置处。
3.如权利要求2所述的移动翻转机构,其特征在于,所述竖直位置保证机构还包括微调垫铁,所述微调垫铁垫接在所述工作台的下边框的下侧。
4.如权利要求2所述的移动翻转机构,其特征在于,所述竖直位置保证机构还包括摆角油缸,所述摆角油缸连接在所述支撑架上与所述工作台的配合位置处。
5.如权利要求4所述的移动翻转机构,其特征在于,所述摆角油缸具有7个,其中3个设置在所述支撑架的上横梁上,2个设置在所述支撑架的左支架上,2个设置在所述支撑架的右支架上。
6.如权利要求2所述的移动翻转机构,其特征在于,所述竖直位置保证机构还包括直线气缸和钩板,所述直线气缸和钩板均连接在所述支撑架与所述工作台配合位置的侧边框上。
7.如权利要求1所述的移动翻转机构,其特征在于,所述工作台的边框为双层方钢拼接结构,里层为一圈方钢搭接,外层一圈方钢角接,且在四角位置处设置角筋和吊装孔。
8.如权利要求1所述的移动翻转机构,其特征在于,所述翻转动力装置包括两个油缸,所述油缸设置的位置与所述工作台的两个侧边框的位置相对应,所述油缸的固定端连接在所述工作台支架的底座上,所述油缸的活动端可随所述工作台转动地连接在所述工作台的侧边框上。
9.如权利要求1-8中任一项所述的移动翻转机构,其特征在于,所述锁紧机构采用斜楔增力机构,包括油缸,楔形块,滑动导轨,安装座和第三接近开关,所述油缸与所述楔形块相连,所述滑动导轨包裹在所述楔形块的外周,所述楔形块与所述滑动导轨之间滑动连接,所述安装座设置在所述滑动导轨的外侧,且固定连接在所述工作台支架的底座上,所述第三接近开关连接在靠近所述楔形块一侧的所述安装座上。
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