CN205325230U - 一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造公开一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，工装框架上设有数个双杆支撑单元、数个四杆支撑单元和数个基准支撑单元；双杆支撑单元和四杆支撑单元上装有球头锁紧机构，球头锁紧机构上装有吸盘或边夹持器；基准支撑单元上设有机加零点适配器和装配孔适配器；工装框架具有底座，底座上设有连接支架，连接支架上设有随形支撑板；随性支撑板上设有数个安装孔，安装孔内装有涨紧套，连接杆穿入同轴的安装孔内并通过涨紧套锁紧，使连接杆与随形支撑板紧固在一起；连接杆上装有双杆支撑单元、四杆支撑单元或基准支撑单元。具有结构简单，成本低，模块化结构可扩展，对薄壁蒙皮的夹持刚度高，便于推广应用的优势。

Description

一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装

技术领域

本发明创造涉及飞机蒙皮去余量铣切技术领域，具体涉及一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装及其使用方法。

背景技术

传统飞机蒙皮去余量方法是，将蒙皮毛坯固定在专用切边模上，工人手工操作切割设备根据样板进行切边，工作劳动量大，切边精度低。因此采用基于吸盘式柔性工装(柔性工装)的蒙皮无余量数控铣切工艺铣切蒙皮毛坯，能显著提高铣切质量和效率，减少工装数量，是实现蒙皮无余量铣切的主要方法。

但是现有蒙皮无余量数控铣切工艺所使用的吸盘式柔性工装大都为最典型柔性工装结构-卧式三轴，如图17所示。其存在如下不足：

1.柔性工装研制费用高。现有柔性工装吸盘的定位精度是由支撑杆的X轴、Y轴、Z轴的定位精度合成。为保证吸盘的定位精度，必须保证支撑杆X轴、Y轴、Z轴的定位精度足够高，因此现有技术方案均采用伺服传统系统保证各轴定位精度。这要求支撑杆每个定位轴至少有一套电源模块、伺服驱动器、伺服电机、编码器、减速机、滚珠丝杠或齿轮/齿条、导轨和接近开关等组成的伺服传动系统。按如图17所示的典型铣切柔性工装计算需要80套伺服传动系统，每套系统至少需要1.5万元，整套系统需要120万，造成现有柔性工装制研制费用非常高。

2.柔性工装扩展应用困难。已有五轴数控机床很难应用现有柔性工装扩展其蒙皮铣边加工能力，主要原因是现有铣边柔性工装轮廓尺寸大，尤其是高度方向，无法安装到机床的工作台上。现有铣边柔性工装吸盘数量增减扩展困难。若要在现有铣边柔性工装上增加吸盘数量，需增加支撑杆或排架的数量，需在拖链中铺放新的电源电缆、总线电缆、反馈电缆等；设置伺服传动系统驱动参数；重新编写上位机形面调形软件。这些工作的难度和工作量不亚于重新安装调试一套设备，所以扩展吸盘数量实际上是不可行的。

3.柔性工装对薄壁蒙皮的夹持刚度不足。军机使用的蒙皮大多为薄蒙皮，在使用现有柔性工装夹持薄蒙皮进行铣切加工时，出现剧烈振动，加工后的蒙皮超差，经分析有如下三方面原因造成振动：1)吸盘间距大造成的夹持刚度不足，铣边柔性工装夹持工作原理是将蒙皮理论形面离散为一定数量点阵，点阵的每一个点作为夹持点(吸附点)。现有柔性工装支撑杆采用的伺服传动系统需要较大体积，而且还要保证夹持刚度，造成每个支撑杆外形尺寸较大，进而造成点阵的间距大(约300mm～400mm)。这样大的离散间距很难保证夹持后对薄蒙皮的支撑刚度。2)吸盘可随动摆动造成的夹持刚度不足，现有柔性工装的吸盘可以随动摆动，这会造成吸盘夹持薄蒙皮时对绕其球心的三个转动自由度约束不够，影响夹持刚度。3)无边缘夹持装置造成的夹持刚度不足，现有柔性工装夹持蒙皮时对蒙皮边缘线外是不夹持的，造成边缘线外的蒙皮处于悬臂状态，故受切削力时产生较大振动。

4.蒙皮实际装夹状态与编制数控程序用的装配数模状态不一致。1)在实际装夹状态和装配数模中，蒙皮与柔性工装原点坐标系的相对位置不一致。柔性工装装配孔定位器依靠工人手动完成x轴、Y轴、z轴、A角、C角的定位锁紧，各轴定位精度偏差较大，造成实际装夹完的蒙皮和工装原点相对位置与装配数模中的相对位置不一致，而数控加工程序依据三维装配数模编制，这将造成加工出的蒙皮与数模相比会出现整体偏差。2)在实际装夹和装配数模中蒙皮的形面不一致，一方面由于吸盘间距大，以吸盘夹持点作为离散点拟合出的曲面很难与理论形面一致，边缘相差更大；另一方面柔性工装的吸盘是可以随动摆动的，且吸盘的夹持(吸附)是弹性的，这会造成实际的吸盘夹持点与形面离散点不一致，吸附后的形面与理论形面不一致。由于上述四方面的不足，导致该柔性工装的在实际生产中无法广泛使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明创造提供一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装及其使用方法，其具有结构简单，成本低，模块化结构可扩展，对薄壁蒙皮的夹持刚度高，便于推广应用等优势。

本发明创造采用的技术方案为：

一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，具有工装框架，工装框架上设有数个双杆支撑单元、数个四杆支撑单元和数个基准支撑单元；所述双杆支撑单元和四杆支撑单元上装有球头锁紧机构，球头锁紧机构上装有吸盘或边夹持器；所述基准支撑单元上设有机加零点适配器和装配孔适配器；所述工装框架具有底座，底座上设有连接支架，连接支架上设有随形支撑板，所述随形支撑板和连接支架通过紧固组件和定位销紧固在底座上；所述随性支撑板上设有数个安装孔，安装孔内装有涨紧套，连接杆穿入同轴的安装孔内并通过涨紧套锁紧，使连接杆与随形支撑板紧固在一起；所述连接杆上装有双杆支撑单元、四杆支撑单元或基准支撑单元。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述双杆支撑单元具有上单元体Ⅰ、下单元体Ⅰ和两个支撑杆Ⅰ，所述上单元体Ⅰ和下单元体Ⅰ通过紧固组件Ⅰ紧固在一起构成单元体Ⅰ，单元体Ⅰ的两端分别设有与连接杆配合的装配孔Ⅰ；所述上单元体Ⅰ的中部设有两个丝母安装孔Ⅰ，所述下单元体Ⅰ的中部设有两个通孔Ⅰ，两个通孔Ⅰ分别与两个丝母安装孔Ⅰ相对应，所述丝母安装孔Ⅰ内设有丝母Ⅰ并通过丝母紧固件Ⅰ紧固在上单元体Ⅰ上；与丝母安装孔Ⅰ对应的通孔Ⅰ内设有涨紧套Ⅰ并通过锁紧螺母Ⅰ压紧，所述支撑杆Ⅰ的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅰ、涨紧套Ⅰ和锁紧螺母Ⅰ安装在单元体Ⅰ上，支撑杆Ⅰ的一端螺接球头锁紧机构。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述四杆支撑单元具有上单元体Ⅱ、下单元体Ⅱ和四个支撑杆Ⅱ，所述上单元体Ⅱ和下单元体Ⅱ通过紧固组件Ⅱ)紧固在一起构成单元体Ⅱ，单元体Ⅱ的两端分别设有与连接杆配合的装配孔Ⅱ；所述上单元体Ⅱ的中部设有四个丝母安装孔Ⅱ，所述下单元体Ⅱ的中部设有四个通孔Ⅱ，四个通孔Ⅱ分别与四个丝母安装孔Ⅱ相对应，所述丝母安装孔Ⅱ内设有丝母Ⅱ并通过丝母紧固件Ⅱ紧固在上单元体Ⅱ上；与丝母安装孔Ⅱ对应的通孔Ⅱ内设有涨紧套Ⅱ并通过锁紧螺母Ⅱ压紧，所述支撑杆Ⅱ的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅱ、涨紧套Ⅱ和锁紧螺母Ⅱ安装在单元体Ⅱ上，支撑杆Ⅱ的一端螺接球头锁紧机构。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述基准支撑单元具有上单元体Ⅲ和下单元体Ⅲ，所述上单元体Ⅲ和下单元体Ⅲ通过紧固组件Ⅲ紧固在一起构成单元体Ⅲ，单元体Ⅲ的两端分别设有与连接杆配合的装配孔Ⅲ；所述上单元体Ⅲ的中部设有一丝母安装孔Ⅲ，所述下单元体Ⅲ的中部设有一通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ与丝母安装孔Ⅲ相对应，所述丝母安装孔Ⅲ内设有丝母Ⅲ，丝杠的一端依次穿过丝母Ⅲ和通孔Ⅲ安装在单元体Ⅲ上，丝杠(12.1)的另一端通过滑动轴承和螺母压紧在平板上；所述平板上装有机加零点适配器和装配孔适配器。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述装配孔适配器通过球头锁紧机构安装在压板上。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述单元体Ⅲ上位于丝母安装孔Ⅲ的周边均布设有四个轴承安装孔，所述下单元体Ⅲ上位于所述通孔Ⅲ的周边均布设有四个通孔Ⅳ，所述四个通孔Ⅳ分别与四个轴承安装孔相对应；所述轴承安装孔内设有直线轴承，与轴承安装孔对应的通孔Ⅳ内设有涨紧套Ⅲ，并通过锁紧螺母Ⅲ压紧，光杆的一端通过依次旋入直线轴承、涨紧套Ⅲ和锁紧螺母Ⅲ安装在单元体Ⅲ上，所述平板上设有与轴承安装孔对应的光孔，光杆的另一端通过作用于对应光孔与平板连接。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述球头锁紧机构具有机构上盖和机构下盖，所述机构上盖的中部具有一锥面通孔，所述机构下盖的中部具有一锥面凹槽，所述机构上盖和机构下盖通过螺钉和弹性垫圈连接扣合在一起，所述机构上盖的锥面通孔和机构下盖的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头位于锥面型腔内，机构下盖的下端设有螺纹孔，所述球头锁紧机构通过螺纹孔与双杆支撑单元或四杆支撑单元螺接进行安装。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述锥面型腔的内型面和球头之间还设有增力夹紧弹簧，所述增力夹紧弹簧的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧的内型面与球头的球面过渡配合，所述增力夹紧弹簧外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽，增力夹紧弹簧的上下端部还设有数个轴向刚度减弱孔。

所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，述随形支撑板为可拼装框架式随形支撑板。

一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装的使用方法，包括以下步骤：

1)数模虚拟装配：依据待铣切蒙皮形状和装配孔位置信息，使用柔性工装点阵规划软件将待铣切蒙皮数模和柔性工装数模装配在一起组成装配数模；在装配数模中柔性工装上装配孔适配器的定位点和法线分别与待铣切蒙皮上装配孔的定位点和法线重合；依据装配数模生成柔性工装上吸盘各夹持点数据和装配孔定位器的定位点和法线数据；

2)工装调形和蒙皮装夹：参照装配数模和待铣切蒙皮形状，调整柔性工装上各吸盘和/或边夹持器到装配数模生成的理论位置附近；协同调整基准支撑单元和待铣切蒙皮，使基准支撑单元上的装配孔适配器的定位点和法线与待铣切蒙皮上装配孔的定位点和法线对齐，并锁紧；微调柔性工装各吸盘或边夹持器，使其夹持住待铣切蒙皮。

本发明创造具有以下有益效果：

本发明创造一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装克服了现有工装和工艺不足，可简化工艺流程并提高铣切精确度，且本发明创造中的柔性工装，结构简单，成本低，扩展能力强，便于推广应用。本发明创造中的柔性工装通过更换可拼装框架随形支撑板，实现框架连接杆对蒙皮形面的初步随形；根据工艺要求将模块化支撑单元(双杆、四杆和基准支撑单元)拼装在框架连接杆上，调节其上支撑杆的高度和球头锁紧机构的摆角，实现吸盘(夹持点)对蒙皮形面的随形，进而实现工装夹持不同蒙皮的柔性化。双杆、四杆和基准支撑单元，支撑单元模块化可任意扩展，故可方便增减固接在其上的吸盘或边夹持器数量，简化支撑单元的功能和结构，显著减少了支撑单元所占空间，减少了吸盘间距，增大了吸盘群体夹持刚度。

球头锁紧机构可用于锁紧固接在球头上的吸盘或边夹持器，增加单个吸盘或边夹持器的夹持刚度，同时增加边夹持器增强了边缘的夹持刚度。

基准支撑单元上设计有装配孔适配器和机加原点适配器可用于装配孔检验、识别和加工原点测量、识别。

本发明创造一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装具有：1、成本低。本柔性工装对吸盘或边夹紧器定位精度要求不高，无需通过保证各轴定位精度，保证吸盘定位精度。支撑单元只需具有吸盘定位、锁紧结构就可以，节省大量伺服系统费用。2、模块化结构可扩展。本柔性工装轮廓尺寸小，可以方便搬运、装夹到5轴数控机床的工作台上，进行蒙皮铣边加工，扩展了该工艺和工装的机床适用范围。3、本柔性工装吸盘或边夹持器的配置和增减灵活方便。每个吸盘通过球头锁紧机构固接在支撑单元上，支撑单元采用模块化设计，可任意配置在工装框架上。4、对薄壁蒙皮的夹持刚度高。1)吸盘间距缩小，支撑单元采用简单的定位/锁紧结构，没有采用伺服传动系统，节省了大量空间，使支撑单元的体积大幅减少，单元间距也大幅减少；再则每个支撑单元可以布置多个支撑杆，基于以上原因与支撑杆固结的吸盘间距也大幅缩小(70mm～90mm)。2)夹持时吸盘可锁死，通过球头锁紧机构锁紧吸盘，约束了吸盘的六个自由度，克服了原有工装吸盘无法约束三个旋转自由度的不足，增强了单个吸盘的夹持刚度。3)有边夹紧器边缘夹持刚度大幅提高，通过边夹紧器可对蒙皮边缘进行夹持，使蒙皮边缘在切割时两端固支状态，克服了原有工装切割边缘时产生较大振动问题。4)装夹完成后生成的点云中有机加原点适配器点云和蒙皮点云。点云真实反映出蒙皮与机加原点相对位置，并可通过机加原点适配器直接识别出蒙皮点云的机加原点坐标系，故消除了使用装配孔定位器间接确定机加原点引入的误差。5)装夹完成后生成的点云中有装配孔适配器点云和蒙皮点云。蒙皮点云真实的反映出装夹后蒙皮的形状。装配孔适配器点云可识别出蒙皮装配孔圆心点和法向。采用有限元法将蒙皮数模和蒙皮点云装配孔圆心点和法向重合定位，对蒙皮数模施加贴合压力使其与点云贴合，实现了蒙皮数模加工边界向蒙皮点云的精确映射。该方法消除了形面不一致对边界的影响。该方法允许装夹后的蒙皮毛坯形面与理论外形不一致，只要这种变形在弹性范围内即可，这降低了对工装吸盘定位精度要求。

附图说明

图1为本发明创造一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装的示意图。

图2为图1中所示A-A剖视图。

图3为图2中所示B-B剖视图。

图4为图2中所示C-C剖视图。

图5为本发明创造中双杆支撑单元的示意图。

图6为图5所示双杆支撑单元的俯视图。

图7为图5中所示的A-A剖视图。

图8为本发明创造中四杆支撑单元的主视图。

图9为图8所示中的A-A剖视图。

图10为本发明创造中基准支撑单元的主视图。

图11为图10的A-A剖视图。

图12为图10的B-B剖视图。

图13为本发明创造中球头锁紧机构的俯视图。

图14为图13所示中A-A剖视图。

图15为图14所示的详细视图A。

图16为图13所示球头锁紧机构中增力夹紧弹簧的示意图。

图17为现有典型柔性工装简图。

其中，吸盘1，连接杆2，边夹持器3，底座4，连接支架5，紧固组件6，定位销7，随形支撑板8，涨紧套9，双杆支撑单元10，丝母紧固件Ⅰ10.1，支撑杆Ⅰ10.2，锁紧螺母Ⅰ10.3，紧固组件Ⅰ10.4，下单元体Ⅰ10.5，上单元体Ⅰ10.6，丝母Ⅰ10.7，涨紧套Ⅰ10.8，装配孔Ⅰ10.9，四杆支撑单元11，丝母紧固件Ⅱ11.1，支撑杆Ⅱ11.2，锁紧螺母Ⅱ11.3，紧固组件Ⅱ11.4，下单元体Ⅱ11.5，上单元体Ⅱ11.6，丝母Ⅱ11.7，涨紧套Ⅱ11.8，装配孔Ⅱ11.9，基准支撑单元12，丝杠12.1，锁紧螺母Ⅲ12.2，紧固组件Ⅲ12.3，下单元体Ⅲ12.4，上单元体Ⅲ12.5，光杆12.6，平板12.7，丝母Ⅲ12.8，滑动轴承12.9，螺母12.10，机加零点适配器12.11，装配孔适配器12.12，涨紧套Ⅲ12.13，直线轴承12.14，球头锁紧机构13，轴向刚度减弱孔13.1，紧定螺钉13.2，机构下盖13.3，密封胶垫13.4，机构上盖13.5，球头13.6，增力夹紧弹簧13.7，螺钉和弹性垫圈13.8，径向刚度减弱槽13.9，待铣切蒙皮14。

具体实施方式

如图1-16所示一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，如图1所示该柔性工装包括工装框架，设置在工装框架上的数个双杆支撑单元10、数个四杆支撑单元11和数个基准支撑单元12；如图2-4所示工装框架具有底座4，底座4上设有连接支架5，连接支架5上设有数个可拼装式的随形支撑板8，所述随形支撑板8和连接支架5通过紧固组件6和定位销7紧固在底座4上；每个随形支撑板8上均设有数个安装孔，安装孔内装有涨紧套9，连接杆2依次穿入随形支撑板8上同轴的安装孔内，并通过涨紧套9锁紧使连接杆2与随形支撑板8紧固在一起；所述随形支撑板8为可拼装框架式随形支撑板。所述连接杆2上装有双杆支撑单元10、四杆支撑单元11或基准支撑单元12。所述双杆支撑单元10、四杆支撑单元11或基准支撑单元12可根据工艺要求拼装到工装框架的连接杆2上，并通过紧固组件固定。如图2、3所示双杆支撑单元10和四杆支撑单元11上装有球头锁紧机构13，球头锁紧机构13上装有吸盘1或边夹持器3；球头锁紧机构13可根据需要螺接到双杆支撑单元10和四杆支撑单元11上，并锁死。吸盘1和/或边夹持器3可根据需要安装到球头锁紧机构13的上，并锁死。所述基准支撑单元12上设有机加零点适配器12.11和装配孔适配器12.12。

如图5-7所示双杆支撑单元10具有上单元体Ⅰ10.6、下单元体Ⅰ10.5和两个支撑杆Ⅰ10.2，所述上单元体Ⅰ10.6的两端分别设有半圆凹槽Ⅰ，所述下单元体Ⅰ10.5的两端分别设有与半圆凹槽Ⅰ相匹配的半圆凹槽Ⅱ，上单元体Ⅰ10.6和下单元体Ⅰ10.5通过紧固组件Ⅰ10.4紧固在一起构成单元体Ⅰ，半圆凹槽Ⅰ与半圆凹槽Ⅱ通过上单元体Ⅰ10.6和下单元体Ⅰ10.5的扣合形成位于单元体Ⅰ的两端并与连接杆2配合的装配孔Ⅰ10.9，单元体Ⅰ通过上单元体Ⅰ10.6和下单元体Ⅰ10.5的扣合安装在连接2上；所述上单元体Ⅰ10.6的中部设有两个丝母安装孔Ⅰ，所述下单元体Ⅰ10.5的中部设有两个通孔Ⅰ，两个通孔Ⅰ分别与两个丝母安装孔Ⅰ相对应，所述丝母安装孔Ⅰ内设有丝母Ⅰ10.7并通过丝母紧固件Ⅰ10.1紧固在上单元体Ⅰ10.6上；与丝母安装孔Ⅰ对应的通孔Ⅰ内设有涨紧套Ⅰ10.8并通过锁紧螺母Ⅰ10.3压紧，所述支撑杆Ⅰ10.2的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅰ10.7、涨紧套Ⅰ10.8和锁紧螺母Ⅰ10.3安装在单元体Ⅰ上，支撑杆Ⅰ10.2的一端螺接球头锁紧机构13。

如图8、9所示四杆支撑单元11具有上单元体Ⅱ11.6、下单元体Ⅱ11.5和四个支撑杆Ⅱ11.2，上单元体Ⅱ11.6的两端分别设有半圆凹槽Ⅰ，下单元体Ⅱ11.5的两端分别设有与半圆凹槽Ⅰ相匹配的半圆凹槽Ⅱ，所述上单元体Ⅱ11.6和下单元体Ⅱ11.5通过紧固组件Ⅱ11.4紧固在一起构成单元体Ⅱ，半圆凹槽Ⅰ与半圆凹槽Ⅱ通过上单元体Ⅱ11.6和下单元体Ⅱ11.5的扣合形成位于单元体Ⅱ的两端并与连接杆2配合的装配孔Ⅱ11.9，单元体Ⅱ通过上单元体Ⅱ11.6和下单元体Ⅱ11.5的扣合安装在连接2上；所述上单元体Ⅱ11.6的中部设有四个丝母安装孔Ⅱ，所述下单元体Ⅱ11.5的中部设有四个通孔Ⅱ，四个通孔Ⅱ分别与四个丝母安装孔Ⅱ相对应，所述丝母安装孔Ⅱ内设有丝母Ⅱ11.7并通过丝母紧固件Ⅱ11.1紧固在上单元体Ⅱ11.6上；与丝母安装孔Ⅱ对应的通孔Ⅱ内设有涨紧套Ⅱ11.8并通过锁紧螺母Ⅱ11.3压紧，所述支撑杆Ⅱ11.2的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅱ11.7、涨紧套Ⅱ11.8和锁紧螺母Ⅱ11.3安装在单元体Ⅱ上，支撑杆Ⅱ11.2的一端螺接球头锁紧机构13。

如图10-12所示基准支撑单元12具有上单元体Ⅲ12.5和下单元体Ⅲ12.4，上单元体Ⅲ12.5的两端分别设有半圆凹槽Ⅰ，下单元体Ⅲ12.4的两端分别设有与半圆凹槽Ⅰ相匹配的半圆凹槽Ⅱ，所述上单元体Ⅲ12.5和下单元体Ⅲ12.4通过紧固组件Ⅲ12.3紧固在一起构成单元体Ⅲ，半圆凹槽Ⅰ与半圆凹槽Ⅱ通过上单元体Ⅲ12.5和下单元体Ⅲ12.4的扣合形成位于单元体Ⅲ的两端并与连接杆2配合的装配孔Ⅲ，单元体Ⅲ通过上单元体Ⅲ12.5和下单元体ⅠⅢ12.4的扣合安装在连接2上；所述上单元体Ⅲ12.5的中部设有一丝母安装孔Ⅲ，所述下单元体Ⅲ12.4的中部设有一通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ与丝母安装孔Ⅲ相对应，所述丝母安装孔Ⅲ内设有丝母Ⅲ12.8，丝杠12.1的一端依次穿过丝母Ⅲ12.8和通孔Ⅲ安装在单元体Ⅲ上，丝杠12.1的另一端通过滑动轴承12.9和螺母12.10压紧在平板12.7上；所述平板12.7上装有机加零点适配器12.11和装配孔适配器12.12。所述装配孔适配器12.12通过球头锁紧机构13安装在压板12.7上。所述单元体Ⅲ12.5上位于丝母安装孔Ⅲ的周边均布设有四个轴承安装孔，所述下单元体Ⅲ12.4上位于所述通孔Ⅲ的周边均布设有四个通孔Ⅳ，所述四个通孔Ⅳ分别与四个轴承安装孔相对应；所述轴承安装孔内设有直线轴承12.14，与轴承安装孔对应的通孔Ⅳ内设有涨紧套Ⅲ12.13，并通过锁紧螺母Ⅲ12.2压紧，光杆12.6的一端通过依次旋入直线轴承12.14、涨紧套Ⅲ12.13和锁紧螺母Ⅲ12.2安装在单元体Ⅲ上，所述平板12.7上设有与轴承安装孔对应的光孔，光杆12.6的另一端通过作用于对应光孔与平板12.7连接。

如图13-16所示球头锁紧机构13具有机构上盖13.5和机构下盖13.3，所述机构上盖13.5的中部具有一锥面通孔，所述机构下盖13.3的中部具有一锥面凹槽，所述机构上盖13.5和机构下盖13.3通过螺钉和弹性垫圈13.8连接扣合在一起，并在机构上盖13.5和机构下盖13.3之间垫一层密封胶垫13.4。所述机构上盖13.5的锥面通孔和机构下盖13.3的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头13.6位于锥面型腔内，机构下盖13.3的下端设有螺纹孔，所述球头锁紧机构13通过螺纹孔与双杆支撑单元10或四杆支撑单元11螺接进行安装。当该球头锁紧机构13安装在基准支撑单元12中平板12.7时，机构下盖13.3的下端设有安装沿边，安装沿边设有安装孔，螺栓通过安装孔作用作用平板12.7，将球头锁紧机构13安装在平板12.7上。所述锥面型腔的内型面和球头13.6之间还设有增力夹紧弹簧13.7，所述增力夹紧弹簧13.7的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧13.7的内型面与球头13.6的球面过渡配合，所述增力夹紧弹簧13.7外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽13.9，增力夹紧弹簧13.7的上下端部还设有数个轴向刚度减弱孔13.1。

机构上盖13.5和机构下盖13.3扣合形成锥面型腔的内锥面与增力夹紧弹簧13.7的外锥面配合，并保持增力夹紧弹簧13.7的球心位置。增力夹紧弹簧13.7的内球面与球头13.6的球面过度配合，保证球头13.6在一定阻尼下的随动定位。增力夹紧弹簧13.7上设有径向刚度减弱槽13.9和轴向刚度减弱孔13.1，可在球头13.6压入增力夹紧弹簧13.7时产生较大弹性变形，防止应力集中而破坏增力夹紧弹簧13.7。

吸盘1和边夹持器3螺接在球头锁紧机构13的球头13.6上，并用紧定螺钉锁死。

一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装的使用方法，包括以下步骤：

1)数模虚拟装配：依据待铣切蒙皮14的形状和装配孔位置信息，使用柔性工装点阵规划软件将待铣切蒙皮数模和柔性工装数模装配在一起组成装配数模；在装配数模中柔性工装上位于基准支撑单元12上的装配孔适配器12.12的定位点和法线分别与待铣切蒙皮14上的装配孔的定位点和法线重合；依据装配数模生成柔性工装上吸盘1(和边夹持器3)各夹持点数据以及装配孔定位器12.12的定位点和法线数据；

2)柔性工装调形和待铣切蒙皮14的装夹：参照装配数模和待铣切蒙皮14的形状，调整柔性工装上各吸盘1和/或边夹持器3到装配数模生成的理论位置附近；通过协同调整基准支撑单元12和待铣切蒙皮14，使基准支撑单元12上的装配孔适配器12.12的定位点和法线与待铣切蒙皮14上装配孔的定位点和法线对齐，并锁紧；微调柔性工装中各吸盘1或边夹持器3，使吸盘1或边夹持器3夹持住待铣切蒙皮14，又不产生较大附加应力，待铣切蒙皮蒙皮装夹完毕。

基于上述飞机蒙皮无余量铣切柔性工装和对待铣切蒙皮14的装夹，可利用三维扫描装夹完的待铣切蒙皮14，获的待铣切蒙皮14实际位姿和形状点云，附加机加原点适配器和装配孔适配器点云数据；采用点云拟合技术拟合出装配孔位姿和工装原点坐标系；采用有限元技术将理论数模铣切边界映射到蒙皮点云形面作为铣切边界；以机加原点坐标系作为机加原点，铣切边界作为加工路径编写数控加工程序。应用数控机床以机加原点适配器为参照建立实际加工原点，实施加工。

Claims (9)

1.一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，具有工装框架，工装框架上设有数个双杆支撑单元(10)、数个四杆支撑单元(11)和数个基准支撑单元(12)；所述双杆支撑单元(10)和四杆支撑单元(11)上装有球头锁紧机构(13)，球头锁紧机构(13)上装有吸盘(1)或边夹持器(3)；所述基准支撑单元(12)上设有机加零点适配器(12.11)和装配孔适配器(12.12)；所述工装框架具有底座(4)，底座(4)上设有连接支架(5)，连接支架(5)上设有随形支撑板(8)，所述随形支撑板(8)和连接支架(5)通过紧固组件(6)和定位销(7)紧固在底座(4)上；所述随形支撑板(8)上设有数个安装孔，安装孔内装有涨紧套(9)，连接杆(2)穿入同轴的安装孔内并通过涨紧套(9)锁紧，使连接杆(2)与随形支撑板(8)紧固在一起；所述连接杆(2)上装有双杆支撑单元(10)、四杆支撑单元(11)或基准支撑单元(12)。

2.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述双杆支撑单元(10)具有上单元体Ⅰ(10.6)、下单元体Ⅰ(10.5)和两个支撑杆Ⅰ(10.2)，所述上单元体Ⅰ(10.6)和下单元体Ⅰ(10.5)通过紧固组件Ⅰ(10.4)紧固在一起构成单元体Ⅰ，单元体Ⅰ的两端分别设有与连接杆(2)配合的装配孔Ⅰ(10.9)；所述上单元体Ⅰ(10.6)的中部设有两个丝母安装孔Ⅰ，所述下单元体Ⅰ(10.5)的中部设有两个通孔Ⅰ，两个通孔Ⅰ分别与两个丝母安装孔Ⅰ相对应，所述丝母安装孔Ⅰ内设有丝母Ⅰ(10.7)并通过丝母紧固件Ⅰ(10.1)紧固在上单元体Ⅰ(10.6)上；与丝母安装孔Ⅰ对应的通孔Ⅰ内设有涨紧套Ⅰ(10.8)并通过锁紧螺母Ⅰ(10.3)压紧，所述支撑杆Ⅰ(10.2)的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅰ(10.7)、涨紧套Ⅰ(10.8)和锁紧螺母Ⅰ(10.3)安装在单元体Ⅰ上，支撑杆Ⅰ(10.2)的一端螺接球头锁紧机构(13)。

3.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述四杆支撑单元(11)具有上单元体Ⅱ(11.6)、下单元体Ⅱ(11.5)和四个支撑杆Ⅱ(11.2)，所述上单元体Ⅱ(11.6)和下单元体Ⅱ(11.5)通过紧固组件Ⅱ(11.4)紧固在一起构成单元体Ⅱ，单元体Ⅱ的两端分别设有与连接杆(2)配合的装配孔Ⅱ(11.9)；所述上单元体Ⅱ(11.6)的中部设有四个丝母安装孔Ⅱ，所述下单元体Ⅱ(11.5)的中部设有四个通孔Ⅱ，四个通孔Ⅱ分别与四个丝母安装孔Ⅱ相对应，所述丝母安装孔Ⅱ内设有丝母Ⅱ(11.7)并通过丝母紧固件Ⅱ(11.1)紧固在上单元体Ⅱ(11.6)上；与丝母安装孔Ⅱ对应的通孔Ⅱ内设有涨紧套Ⅱ(11.8)并通过锁紧螺母Ⅱ(11.3)压紧，所述支撑杆Ⅱ(11.2)的一端通过依次旋入对应的丝母Ⅱ(11.7)、涨紧套Ⅱ(11.8)和锁紧螺母Ⅱ(11.3)安装在单元体Ⅱ上，支撑杆Ⅱ(11.2)的一端螺接球头锁紧机构(13)。

4.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述基准支撑单元(12)具有上单元体Ⅲ(12.5)和下单元体Ⅲ(12.4)，所述上单元体Ⅲ(12.5)和下单元体Ⅲ(12.4)通过紧固组件Ⅲ(12.3)紧固在一起构成单元体Ⅲ，单元体Ⅲ的两端分别设有与连接杆(2)配合的装配孔Ⅲ；所述上单元体Ⅲ(12.5)的中部设有一丝母安装孔Ⅲ，所述下单元体Ⅲ(12.4)的中部设有一通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ与丝母安装孔Ⅲ相对应，所述丝母安装孔Ⅲ内设有丝母Ⅲ(12.8)，丝杠(12.1)的一端依次穿过丝母Ⅲ(12.8)和通孔Ⅲ安装在单元体Ⅲ上，丝杠(12.1)的另一端通过滑动轴承(12.9)和螺母(12.10)压紧在平板(12.7)上；所述平板(12.7)上装有机加零点适配器(12.11)和装配孔适配器(12.12)。

5.根据权利要求4所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述装配孔适配器(12.12)通过球头锁紧机构(13)安装在压板(12.7)上。

6.根据权利要求4所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述单元体Ⅲ(12.5)上位于丝母安装孔Ⅲ的周边均布设有四个轴承安装孔，所述下单元体Ⅲ(12.4)上位于所述通孔Ⅲ的周边均布设有四个通孔Ⅳ，所述四个通孔Ⅳ分别与四个轴承安装孔相对应；所述轴承安装孔内设有直线轴承(12.14)，与轴承安装孔对应的通孔Ⅳ内设有涨紧套Ⅲ(12.13)，并通过锁紧螺母Ⅲ(12.2)压紧，光杆(12.6)的一端通过依次旋入直线轴承(12.14)、涨紧套Ⅲ(12.13)和锁紧螺母Ⅲ(12.2)安装在单元体Ⅲ上，所述平板(12.7)上设有与轴承安装孔对应的光孔，光杆(12.6)的另一端通过作用于对应光孔与平板(12.7)连接。

7.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述球头锁紧机构(13)具有机构上盖(13.5)和机构下盖(13.3)，所述机构上盖(13.5)的中部具有一锥面通孔，所述机构下盖(13.3)的中部具有一锥面凹槽，所述机构上盖(13.5)和机构下盖(13.3)通过螺钉和弹性垫圈(13.8)连接扣合在一起，所述机构上盖(13.5)的锥面通孔和机构下盖(13.3)的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头(13.6)位于锥面型腔内，机构下盖(13.3)的下端设有螺纹孔，所述球头锁紧机构(13)通过螺纹孔与双杆支撑单元(10)或四杆支撑单元(11)螺接进行安装。

8.根据权利要求7所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述锥面型腔的内型面和球头(13.6)之间还设有增力夹紧弹簧(13.7)，所述增力夹紧弹簧(13.7)的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧(13.7)的内型面与球头(13.6)的球面过渡配合，所述增力夹紧弹簧(13.7)外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽(13.9)，增力夹紧弹簧(13.7)的上下端部还设有数个轴向刚度减弱孔(13.1)。

9.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，其特征在于，所述随形支撑板(8)为可拼装框架式随形支撑板。