CN111390225A - 一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，涉及飞机蒙皮自动制孔设备技术领域，包括：位姿调整部分、法向定位锁紧部分和制孔执行部分，解决了现有技术中存在的装置复杂程度高，定位过程繁琐，难以适应复杂曲面所导致的不同空间状态的高效制孔需求的技术问题，本发明通过膨胀外套与底套的膨胀能够锁定限制制孔的法向，保证了法向的定位精度；通过底套的轴向的定位槽与膨胀外套的轴向定位棱的相互配合锁紧了轴向位置；并利用制孔辅助气缸收缩，能够抵消部分制孔轴向力，降低对设备的影响，从而有利于简化定位过程，提高制孔效率。
Description
技术领域
本发明涉及飞机蒙皮自动制孔设备技术领域，特别是涉及一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统。
背景技术
由于加工要求的提高，现代机械加工技术及装备发展呈现出高精密、智能化、复合型等趋势。目前常见的自动化制孔机械需要设备具有极高的刚性，设备体积大，复杂程度高，定位过程繁琐，难以适应复杂曲面，不同空间状态的高效制孔需求。设计集成度高的轻便的定位制孔自动化装备有广泛的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，以解决上述现有技术存在的问题，有利于简化定位过程，提高制孔效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，包括位姿调整部分、法向定位锁紧部分和制孔执行部分，所述位姿调整部分主要包括Y轴驱动单元、RX轴驱动单元、RY轴驱动单元、X轴驱动单元、Z轴驱动单元、底盘、导轨和系统行走机构，所述导轨固定设置，所述底盘与所述行走机构连接，所述系统行走机构设置在所述导轨上，所述Y轴驱动单元和所述X轴驱动单元均与所述底盘固定连接，所述RX轴驱动单元和所述RY轴驱动单元分别与所述Y轴驱动单元固连且相对独立，所述Z轴驱动单元与所述RY轴驱动单元固定连接；
所述法向定位锁紧部分包括底套、钻模板、蒙皮、膨胀套锁紧气缸、水平推杆、膨胀套支撑架、膨胀外套、导向单元支撑架、膨胀套锁紧滑块和钻套内套，所述钻模板与飞机蒙皮固连，所述底套固定连接于所述钻模板的内孔内，所述蒙皮与所述钻模板下表面固定连接，所述导向单元支撑架与制孔辅助气缸下支架固连，所述膨胀套锁紧气缸与所述导向单元支撑架固连，所述钻套内套与所述导向单元支撑架螺纹连接；所述导向单元支撑架上设置有水平滑槽和竖直滑槽，所述膨胀套支撑架置于所述竖直滑槽内，所述水平推杆置于所述水平滑槽内，所述膨胀套支撑架上设置有滑槽，所述滑槽与水平方向呈一定夹角，所述膨胀套锁紧滑块置于所述膨胀套支撑架的所述滑槽内，所述膨胀套锁紧滑块与所述水平推杆固连，所述膨胀套锁紧气缸的伸缩杆与水平推杆固连；
所述制孔执行部分包括变角度头、刀具驱动单元、Z轴滑块、Z轴导轨、Z轴丝杠单元、光杠滑块、导向光杠、导向光杠支撑架、钻头、所述制孔辅助气缸下支架、制孔辅助气缸上支架、制孔辅助气缸、制孔单元支撑架和变角度头支撑架，所述刀具驱动单元与所述变角度头固定连接，所述变角度头与所述变角度头支撑架固定连接，所述钻头与所述变角度头连接，所述变角度头支撑架与制孔单元支撑架固连，所述制孔单元支撑架与所述Z轴滑块固定连接，且所述Z轴滑块置于所述Z轴导轨上，所述制孔辅助气缸与所述制孔单元支撑架固连，且所述制孔辅助气缸的推杆与所述制孔辅助气缸下支架连接，所述Z轴丝杠单元与Z轴驱动单元连接，所述光杠滑块与所述制孔单元支撑架固连，所述导向光杠与所述导向光杠支撑架固连，所述导向光杠支撑架与所述导向单元支撑架固连，所述光杠滑块置于导向光杠上，所述制孔辅助气缸上支架与制孔单元支撑架固连。
优选的，所述制孔辅助气缸的数量为两个，两个所述制孔辅助气缸对称布置于所述钻头两侧，所述导向光杠与膨胀外套轴线平行。
优选的，所述膨胀外套上设置有轴向定位棱，膨胀外套外表面与所述钻套内套的内表面接触，且呈同一锥度。
优选的，所述底套内孔上设置有轴向定位槽，所述轴向定位槽的宽度与所述轴向定位棱宽度相同，所述底套内孔直径大于所述膨胀外套的外径，所述底套上沿的内表面设置有圆角。
优选的，所述膨胀外套的下沿外表面设置有圆角。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过膨胀外套与底套的膨胀能够锁定限制制孔的法向，保证了法向的定位精度；通过底套的轴向的定位槽与膨胀外套的轴向定位棱的相互配合锁紧了轴向位置；并利用制孔辅助气缸收缩，能够抵消部分制孔轴向力，降低系统所受的外力，提高设备运行稳定性，从而有利于简化定位过程，提高制孔效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统结构示意图；
图2为本发明提供的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统前端结构示意图；
图3为本发明提供的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统的钻套内套结构示意图；
图4为本发明提供的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统的膨胀外套结构示意图。
其中：1-Y轴驱动单元，2-RX轴驱动单元，3-RY轴驱动单元，4-X轴驱动单元，5-Z轴驱动单元，6-底盘，7-变角度头，8-导轨，9-底套，10-钻模板，11-系统行走机构，12-刀具驱动单元，13-蒙皮，14-Z轴滑块，15-Z轴导轨，16-Z轴丝杠单元，17-光杠滑块，18-导向光杠，19-导向光杠支撑架，20-膨胀套锁紧气缸，21-水平推杆，22-膨胀套支撑架，23-钻头，24-膨胀外套，25-导向单元支撑架，26-膨胀套锁紧滑块，27-制孔辅助气缸下支架，28-制孔辅助气缸上支架，29-制孔辅助气缸，30-制孔单元支撑架，31-变角度头支撑架，32-钻套内套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，以解决现有技术存在的问题，有利于简化定位过程，提高制孔效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～4所示：本实施例提供了一种飞机蒙皮13法向定位锁紧制孔系统，：包括位姿调整部分、法向定位锁紧部分和制孔执行部分，位姿调整部分主要包括Y轴驱动单元1、RX轴驱动单元42、RY轴驱动单元3、X轴驱动单元4、Z轴驱动单元5、底盘6、导轨8和系统行走机构11，导轨8固定设置，底盘6与行走机构连接，系统行走机构11设置在导轨8上，具体通过系统行走机构11的滚轮与导轨8连接，系统行走机构11通过电机驱动，Y轴驱动单元1和X轴驱动单元4均与底盘6固定连接，带动底盘6在X轴和Y轴方向上运动，RX轴驱动单元42和RY轴驱动单元3均与Y轴驱动单元1固连且相对独立，Z轴驱动单元5与RY轴驱动单元3固定连接，其中，规定X轴为沿导轨8方向，Z轴为沿制孔方向，Y轴为与这两个轴的垂直方向，RX轴和RY轴分别为绕X轴和Y轴旋转方向，其中，X轴驱动单元4采用齿轮齿条传动方式，Y轴驱动单元1和Z轴驱动单元5均采用滚珠丝杠传动方式；
法向定位锁紧部分包括底套9、钻模板10、蒙皮13、膨胀套锁紧气缸20、水平推杆21、膨胀套支撑架22、膨胀外套24、导向单元支撑架25、膨胀套锁紧滑块26和钻套内套32，钻模板10与飞机蒙皮固连，底套9固定连接于钻模板10的内孔内，蒙皮13与钻模板10下表面固定连接，导向单元支撑架25与制孔辅助气缸下支架27固连，具体为螺纹连接，制孔辅助气缸下支架27属于随动支撑结构，与制孔辅助气缸的推杆连接，膨胀套锁紧气缸20与导向单元支撑架25固连，钻套内套32与导向单元支撑架25螺纹连接；导向单元支撑架25上设置有水平滑槽和竖直滑槽，膨胀套支撑架22滑动连接于竖直滑槽内，水平推杆21置于水平滑槽内，膨胀套支撑架22上设置有滑槽，滑槽与水平方向呈一定夹角，夹角范围优选为20-40度，膨胀套锁紧滑块26置于膨胀套支撑架22的滑槽内，膨胀套锁紧滑块26与水平推杆21固连，膨胀套锁紧气缸20的伸缩杆与水平推杆21固连，用于驱动水平推杆21水平运动，实现膨胀套锁紧滑块26在膨胀套支撑架22的滑槽内的滑动，该滑动可以实现膨胀套支撑架22在竖直方向的上下运动，进而改变膨胀外套24和钻套内套32的相对位置，利用膨胀外套24和钻套内套32上锥面的相对位置变化实现膨胀外套24的膨胀和收缩；
制孔执行部分包括变角度头7、刀具驱动单元12、Z轴滑块14、Z轴导轨15、Z轴丝杠单元16、光杠滑块17、导向光杠18、导向光杠支撑架19、钻头23、制孔辅助气缸下支架27、制孔辅助气缸上支架28、制孔辅助气缸29、制孔单元支撑架30和变角度头支撑架31，刀具驱动单元12与变角度头7固定连接，刀具驱动单元12通常采用气动或电动马达，用于产生RZ方向的旋转运动，钻头23与变角度头7连接，变角度头7与变角度头支撑架31固定连接，变角度头支撑架31与制孔单元支撑架固连，制孔单元支撑架与Z轴滑块14固定连接，且Z轴滑块14置于Z轴导轨15上，其中Z轴导轨15设置在沿Z轴方向布置的Z轴丝杠单元16上，制孔辅助气缸29与制孔单元支撑架固连，其中，导向单元支撑架与制孔辅助气缸下支架固连，制孔辅助气缸的缸体与制孔辅助气缸上支架固连，制孔辅助气缸的推杆与制孔辅助气缸下支架固连，Z轴丝杠单元16与Z轴驱动单元5固定连接，光杠滑块17与制孔单元支撑架固连，导向光杠18与导向光杠支撑架19固连，导向光杠支撑架19与导向单元支撑架25固连，光杠滑块17滑动连接于导向光杠18上，制孔辅助气缸上支架28与制孔单元支撑架固连，从而带动定位锁紧部分产生竖直方向的运动，在制孔前撑开，制孔开始后收缩，辅助刀具进给。
制孔辅助气缸29的数量为两个，两个制孔辅助气缸29对称布置于钻头23两侧，导向光杠18与膨胀外套24轴线平行，使得膨胀外套24与底套9配合后产生同轴，主要是保证制孔的过程中的定位精度。
膨胀外套24上设置有轴向定位棱，膨胀外套24外表面与钻套内套32的内表面接触，且呈同一锥度，即膨胀外套24在钻套内套32上滑动时随之膨胀或者收缩。
底套9内孔上设置有轴向定位槽，轴向定位槽的宽度与轴向定位棱宽度相同，底套9内孔直径大于膨胀外套24的外径，即胀套不膨胀时直径是小的，便于自动化系统落入底套9内，底套9上沿的内表面设置有圆角，从而实现轴向的锁定，在制孔过程中存在上拉的力，避免胀套被拉开。
膨胀外套24的下沿外表面设置有圆角，使得定位锁紧机构在落入底套9时可以滑进去，避免碰撞。
工作步骤如下：
第一，调整位姿，启动电机各驱动单元，具体包括驱动X、Y、Z、RX、RY轴，使装置位置和姿态到达指定状态，即到达预定的孔位，同时对准法向。；
第二，法向定位锁紧，制孔辅助气缸伸开，膨胀套支撑架22下落并在Z轴驱动单元5辅助下落入底套9内孔，膨胀套锁紧气缸20动作，水平推杆21移动带动膨胀套锁紧滑块26的滑动，膨胀外套24膨胀，膨胀外套24外表面与底套9内表面锁紧，轴向定位棱落入底套9的轴向定位槽内；
第三，制孔，钻头23启动，Z轴驱动单元5驱动钻头23进给，制孔辅助气缸收缩，导向单元支撑架25上的光杠滑块17沿导向光杠18滑动，到达既定位置，完成制孔。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，其特征在于：包括位姿调整部分、法向定位锁紧部分和制孔执行部分，所述位姿调整部分主要包括Y轴驱动单元、RX轴驱动单元、RY轴驱动单元、X轴驱动单元、Z轴驱动单元、底盘、导轨和系统行走机构，所述导轨固定设置，所述底盘与所述行走机构连接，所述系统行走机构设置在所述导轨上，所述Y轴驱动单元和所述X轴驱动单元均与所述底盘固定连接，所述RX轴驱动单元和所述RY轴驱动单元分别与所述Y轴驱动单元固连且相对独立，所述Z轴驱动单元与所述RY轴驱动单元固定连接；
所述法向定位锁紧部分包括底套、钻模板、蒙皮、膨胀套锁紧气缸、水平推杆、膨胀套支撑架、膨胀外套、导向单元支撑架、膨胀套锁紧滑块和钻套内套，所述钻模板与飞机蒙皮固连，所述底套固定连接于所述钻模板的内孔内，所述蒙皮与所述钻模板下表面固定连接，所述导向单元支撑架与制孔辅助气缸下支架固连，所述膨胀套锁紧气缸与所述导向单元支撑架固连，所述钻套内套与所述导向单元支撑架螺纹连接；所述导向单元支撑架上设置有水平滑槽和竖直滑槽，所述膨胀套支撑架置于所述竖直滑槽内，所述水平推杆置于所述水平滑槽内，所述膨胀套支撑架上设置有滑槽，所述滑槽与水平方向呈一定夹角，所述膨胀套锁紧滑块置于所述膨胀套支撑架的所述滑槽内，所述膨胀套锁紧滑块与所述水平推杆固连，所述膨胀套锁紧气缸的伸缩杆与水平推杆固连；
所述制孔执行部分包括变角度头、刀具驱动单元、Z轴滑块、Z轴导轨、Z轴丝杠单元、光杠滑块、导向光杠、导向光杠支撑架、钻头、所述制孔辅助气缸下支架、制孔辅助气缸上支架、制孔辅助气缸、制孔单元支撑架和变角度头支撑架，所述刀具驱动单元与所述变角度头固定连接，所述变角度头与所述变角度头支撑架固定连接，所述钻头与所述变角度头连接，所述变角度头支撑架与制孔单元支撑架固连，所述制孔单元支撑架与所述Z轴滑块固定连接，且所述Z轴滑块置于所述Z轴导轨上，所述制孔辅助气缸与所述制孔单元支撑架固连，且所述制孔辅助气缸的推杆与所述制孔辅助气缸下支架连接，所述Z轴丝杠单元与Z轴驱动单元连接，所述光杠滑块与所述制孔单元支撑架固连，所述导向光杠与所述导向光杠支撑架固连，所述导向光杠支撑架与所述导向单元支撑架固连，所述光杠滑块置于导向光杠上，所述制孔辅助气缸上支架与制孔单元支撑架固连。
2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，其特征在于：所述制孔辅助气缸的数量为两个，两个所述制孔辅助气缸对称布置于所述钻头两侧，所述导向光杠与膨胀外套轴线平行。
3.根据权利要求2所述的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，其特征在于：所述膨胀外套上设置有轴向定位棱，膨胀外套外表面与所述钻套内套的内表面接触，且呈同一锥度。
4.根据权利要求3所述的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，其特征在于：所述底套内孔上设置有轴向定位槽，所述轴向定位槽的宽度与所述轴向定位棱宽度相同，所述底套内孔直径大于所述膨胀外套的外径，所述底套上沿的内表面设置有圆角。
5.根据权利要求2所述的飞机蒙皮法向定位锁紧制孔系统，其特征在于：所述膨胀外套的下沿外表面设置有圆角。
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