一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)，包括安裝在制孔終端執(zhí)行器上的第一除塵單元，安裝在裝配工裝上的第二除塵單元，安裝在車(chē)間內(nèi)墻上的第三除塵單元，各除塵單元均與控制器相連；控制器與制孔終端執(zhí)行器的控制電路通信，接收制孔終端執(zhí)行器的加工參數(shù)，根據(jù)該加工參數(shù)計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的直徑，再輸出相應(yīng)的風(fēng)機(jī)指令；第一除塵單元包括：第一引風(fēng)機(jī)，與控制器通過(guò)電路相連，根據(jù)風(fēng)機(jī)指令調(diào)節(jié)功率；第一吸屑軟管，一端為與第一引風(fēng)機(jī)相連的出風(fēng)口，另一端為延伸至壓腳部位的吸風(fēng)口。本發(fā)明采用源頭控制、中央處理、靈活配置、整體過(guò)濾的布局設(shè)計(jì)該除塵系統(tǒng)，真正做到實(shí)時(shí)、無(wú)死角除塵。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種除塵系統(tǒng)，具體涉及一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展和飛機(jī)性能要求的提高，飛機(jī)機(jī)翼上下壁板采用整體結(jié)構(gòu)形式，以增加飛機(jī)的隱身性能，減輕飛機(jī)重量。壁板采用上下整體結(jié)構(gòu)后，給機(jī)翼的裝配提出了極高要求。機(jī)翼的裝配順序是先裝下壁板，再裝上壁板，壁板與內(nèi)部骨架之間是通過(guò)螺栓、螺母連接的。下壁板與骨架裝配連接完成后，在把上壁板蓋在骨架上之前，先在骨架上安裝有耳托板螺母，然后再裝配上壁板，通過(guò)螺栓與螺母固定上壁板。
[0003]因此，在機(jī)翼裝配前，須先在壁板與骨架上制孔，用以安裝螺栓和螺母。制孔是指用孔加工機(jī)械或機(jī)具在實(shí)體材料(如鋼板、型剛等)上加工孔的作業(yè)。在機(jī)翼制孔加工車(chē)間內(nèi)，設(shè)有用于架設(shè)機(jī)翼的裝配工裝，裝配工裝上設(shè)裝配操作臺(tái)；還設(shè)有可繞裝配工裝轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)床，機(jī)床上安裝有制孔終端執(zhí)行器。制孔終端執(zhí)行器上安裝有用于抵靠工件的壓腳，壓腳上設(shè)有環(huán)形的工件抵靠部，工件抵靠部的中空區(qū)域與刀具的位置相應(yīng)。
[0004]隨著航空產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，為了有效提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，降低飛機(jī)能耗，飛機(jī)上大量使用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)。但碳纖維復(fù)合材料在制孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，人員長(zhǎng)期吸入這種粉塵，不僅對(duì)人肺部產(chǎn)生傷害，還會(huì)對(duì)人體細(xì)胞產(chǎn)生毒理傷害，可謂對(duì)操作人員危害極大。
[0005]此外碳纖維復(fù)合材料在制孔中產(chǎn)生的粉塵里含有大量碳纖維，其具有導(dǎo)電性，吸附在工廠機(jī)械以及電氣設(shè)備上，容易造成設(shè)備內(nèi)部短路，線(xiàn)路腐蝕等損害，因此可以說(shuō)加工復(fù)合材料時(shí)產(chǎn)生的粉塵對(duì)人員健康，工廠設(shè)備和廠區(qū)環(huán)境都是很大的威脅。這種情況在飛機(jī)機(jī)翼裝配過(guò)程中更加突出，因?yàn)闄C(jī)翼上下壁板均為碳纖維復(fù)合材料，在其上要制出成千上萬(wàn)的孔，材料的去除量非常大，同時(shí)也伴隨著大量粉塵的產(chǎn)生，嚴(yán)重危害操作人員的身體健康。
[0006]現(xiàn)有的復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間內(nèi)還在使用傳統(tǒng)的除塵手段，如活動(dòng)臂，吸風(fēng)罩等，但這些除塵手段均難以實(shí)時(shí)、徹底地解決復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工產(chǎn)生的粉塵問(wèn)題。尋找適合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵手段，在制孔源頭捕捉大部分粉塵，并實(shí)時(shí)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼制孔現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落進(jìn)行粉塵清理，是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)，該除塵系統(tǒng)在制孔源頭實(shí)時(shí)捕捉大部分粉塵，并實(shí)時(shí)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落進(jìn)行清理。
[0008]一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)，包括安裝在制孔終端執(zhí)行器上的第一除塵單元，安裝在裝配工裝上的第二除塵單元，安裝在車(chē)間內(nèi)墻上的第三除塵單元，第一除塵單元、第二除塵單元和第三除塵單元均與控制器通過(guò)電路相連且受控于控制器；[0009]所述控制器與制孔終端執(zhí)行器的控制電路通信，接收制孔終端執(zhí)行器的加工參數(shù)，根據(jù)該加工參數(shù)計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的直徑，再輸出相應(yīng)的風(fēng)機(jī)指令；
[0010]所述第一除塵單元包括:
[0011]第一引風(fēng)機(jī)，與控制器通過(guò)電路相連，根據(jù)來(lái)自控制器的風(fēng)機(jī)指令調(diào)節(jié)功率；
[0012]第一吸屑軟管，一端為與第一引風(fēng)機(jī)相連的出風(fēng)口，另一端為延伸至壓腳部位的吸風(fēng)口。
[0013]本發(fā)明采用源頭控制、中央處理、靈活配置、整體過(guò)濾的系統(tǒng)布局理念設(shè)計(jì)了該除塵系統(tǒng)，第一除塵單元用于實(shí)時(shí)捕捉制孔過(guò)程中散布在終端執(zhí)行器壓腳部位的粉塵，在制孔源頭捕捉90%以上的粉塵；第二除塵單元用于實(shí)時(shí)捕捉散落在裝配工裝上的粉塵，第三除塵單元用于捕捉散落在車(chē)間地面的粉塵。使車(chē)間環(huán)境滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，真正做到實(shí)時(shí)、無(wú)死角除塵，是一種環(huán)保、綠色、多重保障的除塵系統(tǒng)。
[0014]并且，控制器直接與機(jī)床上制孔終端執(zhí)行器的控制電路以太網(wǎng)線(xiàn)通信，根據(jù)加工參數(shù)直接計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的直徑，再根據(jù)所得結(jié)果變頻調(diào)節(jié)第一引風(fēng)機(jī)的功率，在保證粉塵捕捉效率的同時(shí)節(jié)約能源。
[0015]本發(fā)明中，切屑顆粒的直徑通過(guò)以下公式計(jì)算:
[0016]Df= a max {ap, fj (ft = 2 π nge/Nnz) (I);
[0017]其中，α表示復(fù)合材料的破壞系數(shù)(表示在復(fù)合材料切屑顆粒直徑與加工參數(shù)之間的聯(lián)系)，ap表示刀具每公轉(zhuǎn)軸向進(jìn)給量(mm), ft表示刀具每齒切向進(jìn)給量(mm), ng表示刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(r/min), nz表示刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(r/min), e表示刀具偏心距離(mm), N表示刀具切削刃數(shù)(個(gè))。
[0018]根據(jù)實(shí)際采用刀具的機(jī)構(gòu)，決定切屑截面的參數(shù)主要是刀具每公轉(zhuǎn)軸向進(jìn)給量ap及每齒切向進(jìn)給量ft，若為金屬材料則形成連續(xù)切屑，但復(fù)合材料的切屑為顆粒狀，我們依據(jù)以上兩個(gè)參數(shù)，再結(jié)合復(fù)合材料破壞系數(shù)α (可由實(shí)際吸屑效果標(biāo)定，吸屑效果好則適當(dāng)降低α值，反之則適當(dāng)提高)，定義得到一定參數(shù)下復(fù)合材料切屑顆粒的直徑。
[0019]加工產(chǎn)生的切屑顆粒彌散在制孔終端執(zhí)行器壓腳部位的密閉空間內(nèi)，因此所述控制器還用于根據(jù)加工參數(shù)計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的濃度，并結(jié)合該濃度與切屑顆粒的直徑輸出相應(yīng)的風(fēng)機(jī)指令；
[0020]計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于復(fù)合材料機(jī)翼制孔加工車(chē)間的除塵系統(tǒng)，其特征在于，包括安裝在制孔終端執(zhí)行器上的第一除塵單元，安裝在裝配工裝上的第二除塵單元，安裝在車(chē)間內(nèi)墻上的第三除塵單元，第一除塵單元、第二除塵單元和第三除塵單元均與控制器通過(guò)電路相連且受控于控制器； 所述控制器與制孔終端執(zhí)行器的控制電路通信，接收制孔終端執(zhí)行器的加工參數(shù)，根據(jù)該加工參數(shù)計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的直徑，再輸出相應(yīng)的風(fēng)機(jī)指令； 所述第一除塵單元包括: 第一引風(fēng)機(jī)，與控制器通過(guò)電路相連，根據(jù)來(lái)自控制器的風(fēng)機(jī)指令調(diào)節(jié)功率； 第一吸屑軟管，一端為與第一引風(fēng)機(jī)相連的出風(fēng)口，另一端為延伸至壓腳部位的吸風(fēng)□。
2.如權(quán)利要求1所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，切屑顆粒的直徑通過(guò)以下公式計(jì)算:
Df = a max {ap, fj Cft = 2n nge/Nnz)； 其中，α表示復(fù)合材料的破壞系數(shù)，&1)表示刀具每公轉(zhuǎn)軸向進(jìn)給量，ft表示刀具每齒切向進(jìn)給量，ng表示刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，nz表示刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，e表示刀具偏心距離，N表示刀具切削刃數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于根據(jù)加工參數(shù)計(jì)算制孔終端執(zhí)行器壓腳部位產(chǎn)生的切屑顆粒的濃度，并結(jié)合該濃度與切屑顆粒的直徑輸出相應(yīng)的風(fēng)機(jī)指令； 切屑顆粒濃度的計(jì)算公式為:

4.如權(quán)利要求3所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，第一引風(fēng)機(jī)功率的計(jì)算公式為:
P = p0+kDf3+pa,或 P = S+k^Z+^C ； 其中，Po表示最低功率，根據(jù)切屑顆粒濃度是否高于預(yù)設(shè)值，將Pa取O或某設(shè)定值。
5.如權(quán)利要求1所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，制孔終端執(zhí)行器壓腳上設(shè)有環(huán)形的工件抵靠部，工件抵靠部的內(nèi)緣設(shè)有吸屑孔，所述第一吸屑軟管的吸風(fēng)口與該吸屑孔連通。
6.如權(quán)利要求1所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述第二除塵單元包括若干組除塵管道，每組中包括多條除塵管道，同組中所有除塵管道的吸風(fēng)口處在同一除塵高度上，且同組中所有除塵管道并聯(lián)接入一個(gè)第二引風(fēng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，每組除塵管道配置有一個(gè)粉塵濃度檢測(cè)器，該粉塵濃度檢測(cè)器處在該組除塵管道的吸風(fēng)口附近；所述控制器還用于接收各粉塵濃度檢測(cè)器的信號(hào)并控制對(duì)應(yīng)的第二引風(fēng)機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，每組除塵管道包括位于同一除塵高度上的2~6條。
9.如權(quán)利要求6所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述第二除塵單元還包括相互連通的第三引風(fēng)機(jī)和第二吸屑軟管，該第二吸屑軟管的吸風(fēng)口固定在位于裝配工裝頂部的升降座上；所述控制器還用于控制升降座與第三引風(fēng)機(jī)同步啟停。
10.如權(quán)利 要求1所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述第三除塵單元包括第四引風(fēng)機(jī)以及若干并聯(lián)接入該第四引風(fēng)機(jī)的吸塵分管，所有吸塵分管均勻分布在車(chē)間內(nèi)墻上且吸風(fēng)口均朝向車(chē)間地面；所述控制器還用于控制第四引風(fēng)機(jī)的啟停。
【文檔編號(hào)】B08B15/00GK103909545SQ201410115104
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】劉剛, 柯臻錚, 蔣君俠, 柯映林 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)