CN116408686B - 一种基于磁力的引孔装置及引孔方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于磁力的引孔装置及引孔方法，涉及飞机装配技术领域，包括：永磁体、磁珠、光敏贴纸以及紫外线光源，其中，永磁体为圆柱体，永磁体用于固定在初孔中，并在固定时其轴线与初孔的轴线重合；磁珠用于被永磁体吸附在零件的第二面上；光敏贴纸用于粘贴在零件的第二面上，光敏贴纸位于磁珠与零件之间；紫外线光源用于向光敏贴纸所在的零件的第二面发射垂直的平行光。本申请的装置结构简单易操作，通用性、稳定性及引孔准确性强，克服了人为干涉、判断所带来的二次误差，有效避免了在闭角、难引孔区域进行制孔作业时所产生的“8”字孔、孔超差等问题，提升了引孔的质量。

Description

一种基于磁力的引孔装置及引孔方法

技术领域

本申请涉及飞机装配技术领域，具体涉及一种基于磁力的引孔装置及引孔方法。

背景技术

飞机的装配质量是保证飞机使用寿命和可靠性的基础，在飞机装配制造过程中，螺接和铆接是连接飞机蒙皮、框梁主要采用的方式，在进行螺接和铆接之前，需要钻制连接孔。对于飞机上开敞性较好的常规区域，可通过数字化制孔装备开展制孔操作，制孔精度和效率均能得到有效保证。然而，由于飞机具有复杂的机体结构，存在较多闭角、难加工区域，导致数字化制孔装备不可达。

因此，在飞机各部件连接过程中，较多重要位置处的制孔操作无法通过数字化制孔装备完成。此外，由于装配顺序的原因，通常需要先在飞机蒙皮或骨架上钻制初孔，在装配连接过程中，由已钻制初孔的蒙皮或骨架向其他蒙皮或骨架上引孔。当初孔处于闭角难加工区域，或者叠层构件中间层制初孔，需要向上下两层蒙皮或骨架上引孔时，受到工作空间及遮挡性的限制，导致制孔设备操作难度大，极易产生孔超差问题等质量问题，轻则影响生产效率，重则造成大型、高价值零部件报废。目前常规所采用的手工划线引孔的方式受限于工人技术水平，引孔效率低下，且人为主观判断因素大，极易引入操作误差，严重影响引孔精度。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于磁力的引孔装置及引孔方法，旨在解决现有技术中引孔的质量较低的问题。

本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种基于磁力的引孔装置，用于在零件上根据初孔的孔位确定待引孔的孔位，初孔的轴线与待引孔的轴线重合，初孔为由零件的第一面开设的盲孔，待引孔由零件的第二面开设，包括：

永磁体，永磁体为圆柱体，永磁体用于固定在初孔中，并在固定时其轴线与初孔的轴线重合；

磁珠，磁珠用于被永磁体吸附在零件的第二面上；

光敏贴纸，光敏贴纸用于粘贴在零件的第二面上，光敏贴纸位于磁珠与零件之间；

紫外线光源，紫外线光源用于向光敏贴纸所在的零件的第二面发射垂直的平行光；

引孔装置还包括枪体与套筒，套筒与枪体的枪口同轴连接，紫外线光源设置在枪口内，套筒用于在紫外线光源向零件的第二面上发射垂直的平行光时，其远离枪体的一端的端面贴合零件的第二面并使磁珠位于套筒内。

可选的，引孔装置还包括透明盒体，透明盒体嵌设在套筒的远离枪体的一端，磁珠置于透明盒体中。

可选的，透明盒体的高度与磁珠的直径匹配。

可选的，透明盒体为饼状，透明盒体的轴线与套筒的轴线重合。

可选的，枪体的枪柄上设置控制开关，控制开关与紫外线光源电性连接，控制开关用于控制紫外线光源的开关。

可选的，套筒的侧壁镂空。

可选的，引孔装置还包括底托，底托的一面与永磁体的一端连接，永磁体的另一端在插入初孔中时，底托与零件的第一面连接，以使永磁体被固定。

可选的，底托采用弹性橡胶材料制成，底托的与永磁体连接的一面具有粘性，且该面在永磁体的另一端在插入初孔中时与零件的第一面粘接。

第二方面，本申请实施例提供一种引孔方法，采用如本申请实施例第一方面中任一项提供的基于磁力的引孔装置，包括以下步骤：

将光敏贴纸粘贴在零件的第二面，并使其覆盖待引孔所在区域；

将永磁体由零件的第一面插入并固定在初孔中；

将磁珠由零件的第二面靠近永磁体，以使磁珠被永磁体吸附在零件的第二面上；

使紫外线光源向光敏贴纸所在的零件的第二面发射垂直的平行光，以使光敏贴纸被照射的区域变色，而磁珠遮挡位置下方的光敏贴纸未变色；

移开紫外线光源，并根据光敏贴纸上变色的区域中未变色的区域确定待引孔的孔位。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请实施例提出的一种基于磁力的引孔装置及引孔方法，通过设置永磁体与磁珠配合实现孔位的确定，由于永磁体呈圆柱体状，磁珠受到永磁体吸引，在不受外力干涉的情况下自动吸附在永磁体端面轴线处，而永磁体是固定在初孔中且轴线相互重合的，等同于在磁珠吸附时，初孔的轴线是穿过了磁珠的球心，磁珠在被吸附时使光敏贴纸在其与零件之间，由于光敏贴纸采用了光敏材料制成，在紫外线光源的照射下光敏贴纸被照射的区域会发生变色，被磁珠遮挡的部分则不变色，紫外线光源发射的平行光且垂直于零件表面，那么被磁珠遮挡而在光敏贴纸上留下的不变色区域为一个圆形区域，而该圆形区域的圆心则是被初孔轴线穿过的，也即确定了待引孔在零件表面开孔的圆心。本申请的装置简化了对于待引孔位置标定的方式以及所需要的设备结构，通用性高，针对一些特殊操作环境如对闭角、封闭区域等，也能够有较高的可操作性，利用磁力特点、光敏特性等来作为引孔位置确定的依据，不过多依赖人力，能够有效提升引孔的精度及效率，有效提升了引孔的质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的基于磁力的引孔装置的爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例提供的基于磁力的引孔装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的基于磁力的引孔装置在使用时的示意图；

图4为本申请实施例提供的基于磁力的引孔装置中透明盒体与磁珠的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的引孔方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的引孔方法中确定待引孔的孔位的示意图；

附图中标号说明：

1-永磁体，2-底托，3-光敏贴纸，4-磁珠，5-透明盒体，6-套筒，7-紫外线光源，8-枪体，9-零件的第二面，10-零件的第一面。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

为提升引孔的质量，本申请实施例提供了一种基于磁力的引孔装置，如附图1-附图4所示，用于在零件上根据初孔的孔位确定待引孔的孔位，初孔的轴线与待引孔的轴线重合，初孔为由零件的第一面10开设的盲孔，待引孔由零件的第二面9开设，包括：永磁体1、磁珠4、光敏贴纸3以及紫外线光源7，其中，永磁体1为圆柱体，永磁体1用于固定在初孔中，并在固定时其轴线与初孔的轴线重合；磁珠4用于被永磁体1吸附在零件的第二面9上；光敏贴纸3用于粘贴在零件的第二面9上，光敏贴纸3位于磁珠4与零件之间；紫外线光源7用于向光敏贴纸3所在的零件的第二面9发射垂直的平行光。零件的第一面10与零件的第二面9为均为待加工的飞机部件的蒙皮或骨架。

根据铁磁性材料的物理特性，在外加磁场的作用下，铁磁性材料微观磁畴、磁矩受到外加磁场的作用而转向外加磁场的方向，从而使得铁磁性材料在宏观上被磁化从而具有磁性。磁珠4为铁磁性材料制成的球体，如钢珠，依据铁磁性材料的物理特性，当钢珠靠近轴向充磁的圆柱形的永磁体1时，钢珠将会被磁化，使其具有磁性，由于轴向充磁的永磁体1两个端面磁场最强，磁化的钢珠受到圆柱形永磁体吸引，在不受外力的干涉下自动吸附在圆柱形的永磁体1端面轴线处，通过此原理可实现引孔位置的自定位找正。

此外，由光谱基础理论，太阳光光谱包括紫外线谱带、可见光谱带及红外光谱带，其波长分别为280~400nm、380~780nm和700~2400nm，以上三种光谱中，可见光谱带是唯一可以通过肉眼观察到的光谱。紫外线谱带又可按波段分为：低频长波UVA、中频中波UVB和高频短波UVC，根据光敏材料感光变色原理：通过紫外线照射光敏材料，利用紫外线UVA的能量，将光敏分子键打开，电子从能量较低的成键轨道进入能量较高的反键轨道，即其由低能阶跳到高能阶，从而由不可见光谱跳到可见光谱，并发生颜色改变；若此时去除紫外线照射，光敏分子键将会关闭，光敏材料会逐渐恢复最初的颜色。根据该原理，在磁珠4下方待引孔蒙皮或骨架表面贴附光敏材料，并进行紫外线照射，光敏材料将产生颜色改变，而待引孔位置由于有钢珠遮挡，使其下方颜色未发生改变，在移去钢珠后，可以有效定位引孔位置，便于进行制孔操作。

基于上述原理，本实施例中通过设置永磁体1与磁珠4配合实现孔位的确定，在紫外线光源7的照射下光敏贴纸3被照射的区域会发生变色，被磁珠4遮挡的部分则不变色，紫外线光源7发射的平行光且垂直于零件表面，那么被磁珠4遮挡而在光敏贴纸3上留下的不变色区域为一个圆形区域，而该圆形区域的圆心则是被初孔轴线穿过的，也即确定了待引孔在零件表面开孔的圆心，简化了对于待引孔位置标定的方式以及所需要的设备结构，通用性高，针对一些特殊操作环境如对闭角、封闭区域等，也能够有较高的可操作性，利用磁力特点、光敏特性等来作为引孔位置确定的依据，不过多依赖人力，能够有效提升引孔的精度及效率，不容易出现“8”字孔、孔超差等质量问题，有效提升了引孔的质量，并且零部件加工质量得到保障，废品率低，能够支持批量生产。

在一种实施例中，如附图1、附图2所示，提供一种引孔装置的实施方式，便于人员通过手持方式进行引孔操作，具体来说，引孔装置还包括枪体8与套筒6，套筒6与枪体8的枪口同轴连接，紫外线光源7设置在枪口内，套筒6用于在紫外线光源7向零件的第二面9上发射垂直的平行光时，其远离枪体8的一端的端面贴合零件的第二面9并使磁珠4位于套筒内。

如上实施方式，通过套筒6来限制了引孔操作的范围，能够降低部分外界光源带来的干扰，并有利于紫外线光源7的安装。进一步的，将套筒6的侧壁镂空，以便于通过镂空处观察磁珠4的位置情况以及光敏贴纸3的变色情况。

在一种实施例中，如附图1、附图3及附图4所示，为了避免在引孔操作时磁珠4随意滚动且不可控，造成磁珠4丢失或形成飞机内残留物，为引孔装置增加透明盒体5，透明盒体5嵌设在套筒6的远离枪体8的一端，磁珠4置于透明盒体5中。

如上实施方式，磁珠4的移动被限制在了透明盒体5内部，能够有效控制磁珠4的移动范围，并且便于观察引孔位置的情况，透明盒体5的高度与磁珠4的直径匹配，略大于其直径即可，一方面不影响磁珠4的滚动，另一方面有效避免磁珠4在其中跳动。进一步的，透明盒体5可设置为饼状，与套筒6的形状匹配，由此在其嵌设在套筒6的内腔时，透明盒体5的轴线与套筒6的轴线重合，使得引孔装置的结构更为紧凑。

在一种实施例中，如附图2所示，为了便于人员手持操作的流程，在枪体8的枪柄上设置控制开关，控制开关与紫外线光源7电性连接，控制开关用于控制紫外线光源7的开关，在人员抓握枪体8进行引孔时只需要单手操作，通过手指按动控制开关即可以控制光源的照射。

在一种实施例中，如附图1、附图3所示，引孔装置还包括底托2，底托2的一面与永磁体1的一端连接，永磁体1的另一端在插入初孔中时，底托2与零件的第一面10连接，以使永磁体1被固定。如上实施方式，为便于永磁体1在初孔中的固定以及拆除，底托2可采用弹性橡胶材料制成，底托2的与永磁体1连接的一面具有粘性，且该面在永磁体1的另一端在插入初孔中时与零件的第一面10粘接，能够避免永磁体1的滑动、滑落，以便于将圆柱状的永磁体1固定在底托2的中心处，保证永磁体1有效贴合孔道壁面。

基于与前述实施例同样的发明构思，本申请实施例还提供一种引孔方法，如附图5、附图6所示，采用如本申请实施例提供基于磁力的引孔装置，包括以下步骤：

S10：光敏贴纸3粘贴在零件的第二面9，并使其覆盖待引孔所在区域；控制光敏贴纸的材质及粘性与压敏胶带相当，剥离后不污染被粘物、贴错时能重新修正，并且能多次重复使用，方便制孔完成后光敏贴纸的去除，避免在蒙皮或骨架上产生多余物。

S20：将永磁体1由零件的第一面10插入并固定在初孔中。

S30：将磁珠4由零件的第二面9靠近永磁体1，以使磁珠4被永磁体1吸附在零件的第二面9上；在铺设有光敏贴纸3的蒙皮或骨架表面待引孔位置附近移动枪体8，透明盒体5内的磁珠4受到永磁体1强磁场的磁化而具有磁性，并自动定位在圆柱形的永磁体1的轴线处，即预制初孔的轴线上，从而实现引孔位置的自定位。

S40：使紫外线光源7向光敏贴纸3所在的零件的第二面9发射垂直的平行光，以使光敏贴纸3被照射的区域变色，而磁珠4遮挡位置下方的光敏贴纸3未变色；保持透明盒体5位置固定不动，按下枪体8上的控制开关，枪体8发射出紫外线光，照射在透明盒体5、磁珠4和光敏贴纸3上，紫外线穿过透明盒体5照射在光敏贴纸3上，使得磁珠4附近的光敏贴纸3产生颜色改变，而待引孔位置由于有磁珠4遮挡，使磁珠4下方颜色未发生改变。

S50：移开紫外线光源7，并根据光敏贴纸3上变色的区域中未变色的区域确定待引孔的孔位；关闭枪体8上的控制开关并移除枪体8，磁珠4下方遮挡区域形成圆形斑点如附图6所示，即待引孔位置，从而完成了引孔位置的标定。

本实施例的原理及有益效果可参考前述引孔装置的实施例，在如上操作之后，可以快速精准的确定引孔的孔位，有效标定了引孔位置，最后根据该位置进行制孔即可，并且光敏贴纸3在一段时间后可以自行恢复，以便于重读进行下一次引孔操作。该引孔方法简单易操作，通用性、稳定性及引孔准确性强，该自定位引孔方法克服了人为干涉、判断所带来的二次误差，有效避免了在闭角、难引孔区域进行制孔作业时所产生的“8”字孔、孔超差等问题。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于磁力的引孔装置，其特征在于，用于在零件上根据初孔的孔位确定待引孔的孔位，所述初孔的轴线与所述待引孔的轴线重合，所述初孔为由所述零件的第一面开设的盲孔，所述待引孔由所述零件的第二面开设，包括：

永磁体，所述永磁体为圆柱体，所述永磁体用于固定在所述初孔中，并在固定时其轴线与所述初孔的轴线重合；

磁珠，所述磁珠用于被所述永磁体吸附在所述零件的第二面上；

光敏贴纸，所述光敏贴纸用于粘贴在所述零件的第二面上，所述光敏贴纸位于所述磁珠与所述零件之间；

紫外线光源，所述紫外线光源用于向所述光敏贴纸所在的所述零件的第二面发射垂直的平行光；

所述引孔装置还包括枪体与套筒，所述套筒与所述枪体的枪口同轴连接，所述紫外线光源设置在所述枪口内，所述套筒用于在所述紫外线光源向所述零件的第二面上发射垂直的平行光时，其远离所述枪体的一端的端面贴合所述零件的第二面并使所述磁珠位于所述套筒内，所述套筒的侧壁镂空；

所述引孔装置还包括透明盒体，所述透明盒体嵌设在所述套筒的远离所述枪体的一端，所述磁珠置于所述透明盒体中。

2.根据权利要求1所述的基于磁力的引孔装置，其特征在于，所述透明盒体的高度与所述磁珠的直径匹配。

3.根据权利要求1所述的基于磁力的引孔装置，其特征在于，所述透明盒体为饼状，所述透明盒体的轴线与所述套筒的轴线重合。

4.根据权利要求1所述的基于磁力的引孔装置，其特征在于，所述枪体的枪柄上设置控制开关，所述控制开关与所述紫外线光源电性连接，所述控制开关用于控制所述紫外线光源的开关。

5.根据权利要求1所述的基于磁力的引孔装置，其特征在于，所述引孔装置还包括底托，所述底托的一面与所述永磁体的一端连接，所述永磁体的另一端在插入所述初孔中时，所述底托与所述零件的第一面连接，以使所述永磁体被固定。

6.根据权利要求5所述的基于磁力的引孔装置，其特征在于，所述底托采用弹性橡胶材料制成，所述底托的与所述永磁体连接的一面具有粘性，且该面在所述永磁体的另一端在插入所述初孔中时与所述零件的第一面粘接。

7.一种引孔方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的基于磁力的引孔装置，包括以下步骤：

将光敏贴纸粘贴在零件的第二面，并使其覆盖所述待引孔所在区域；

将永磁体由所述零件的第一面插入并固定在初孔中；

将磁珠由所述零件的第二面靠近所述永磁体，以使所述磁珠被所述永磁体吸附在所述零件的第二面上；在铺设有光敏贴纸的零件表面待引孔位置附近移动枪体，透明盒体内的磁珠受到永磁体强磁场的磁化而具有磁性，并自动定位在圆柱形的永磁体的轴线处；

使紫外线光源向所述光敏贴纸所在的所述零件的第二面发射垂直的平行光，以使光敏贴纸被照射的区域变色，而磁珠遮挡位置下方的光敏贴纸未变色；

移开所述紫外线光源，并根据所述光敏贴纸上变色的区域中未变色的区域确定待引孔的孔位。