本發(fā)明涉及汽車、輪船、航空航天構(gòu)件、組件裝配制造領(lǐng)域，特別是一種飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)裝置和培訓(xùn)方法。

背景技術(shù)：

飛機(jī)安全問題主要源于飛機(jī)的裝配質(zhì)量，鉚接作為飛機(jī)裝配的主要技術(shù)，鉚接質(zhì)量直接決定著飛機(jī)的安全性能，因此在飛機(jī)上裝配中對于鉚接質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。鉚接質(zhì)量的關(guān)鍵因素在于鉚接力大小、方向以及鉚接速度、壓力持續(xù)時(shí)間等幾方面。合理控制鉚接力的大小和壓力持續(xù)時(shí)間，保持鉚接過程中鉚接力的方向始終與鉚接板的法線方向重合，嚴(yán)格控制鉚接力平移偏斜量對于保證飛機(jī)鉚接的質(zhì)量起著決定性作用。

目前，為了保證鉚接質(zhì)量的一致性，國外研發(fā)了自動(dòng)鉆鉚設(shè)備，采用壓鉚的方式，但是由于其只能用于開敞部位和法向檢測不準(zhǔn)確等問題，使用受到很大限制，多用于飛機(jī)等直段的筒段連接。因此，非開敞部位和飛機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的連接部位，只能依靠人工鉚接來完成，這也是國內(nèi)飛機(jī)裝配的主要鉚接方式。但是，由于飛機(jī)鉚裝工的工種特殊性，在社會上沒有相關(guān)的培訓(xùn)，企業(yè)只能依靠內(nèi)部技術(shù)力量進(jìn)行技能人才培訓(xùn)。由于內(nèi)部培訓(xùn)技師的人員不足，不僅在培訓(xùn)速度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足部門專職技能人才的需求，而且培訓(xùn)的人才技能水平差異性大、培訓(xùn)環(huán)境與實(shí)際工作場景差別大、培訓(xùn)成本過高等問題也嚴(yán)重制約著飛機(jī)總裝制造中心的技能人才培訓(xùn)基地建設(shè)的推進(jìn)速度。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種飛機(jī)鉚裝工技能培訓(xùn)仿真裝置和技能培訓(xùn)方法，解決傳統(tǒng)培訓(xùn)方式中培訓(xùn)成本過高、鉚接質(zhì)量檢測困難和培訓(xùn)技能人才水平差異大等幾大問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有培訓(xùn)設(shè)備和方法的缺陷，本發(fā)明提供了飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)裝置，并以期通過此工裝在降低成本耗材的前提下實(shí)現(xiàn)鉚裝工技能培訓(xùn)效率的大幅提升；實(shí)現(xiàn)飛機(jī)鉚接質(zhì)量的靈活檢測。

本發(fā)明公開了一種飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)裝置，包括導(dǎo)軌架、升降平臺、旋轉(zhuǎn)平臺、多功能頂鐵、鉚接操作仿真板、絲桿螺釘、力傳感器，所述升降平臺與導(dǎo)軌架之間是齒輪齒條連接傳動(dòng)，通過調(diào)整升降平臺的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降臺的高度位置調(diào)整。

進(jìn)一步地，升降平臺內(nèi)轉(zhuǎn)角調(diào)整電機(jī)輸出軸與旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)位輸入軸連接配合，通過轉(zhuǎn)角調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺的預(yù)定定位角度的調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述多功能頂鐵平形于夾緊凸臺方向?yàn)樨Q向，垂直夾緊凸臺方向?yàn)闄M向；多功能頂鐵支承面定位凸臺用于限制操作仿真板，保證鉚釘孔橫向?qū)χ校瑠A緊凸臺通過螺釘與操作仿真板連接，用于實(shí)現(xiàn)操作仿真板豎向定位和仿真板整體夾緊。

進(jìn)一步地，所述的操作仿真板分為左右兩塊，在幾何中心開孔，被配置為自由分離和貼合；兩塊板合并之后，左、右板上的半孔合成一個(gè)完整的鉚釘孔，進(jìn)行放釘和鉚接操作；鉚接結(jié)束，兩塊板自由分離，把鉚釘取下來進(jìn)行質(zhì)量參數(shù)檢驗(yàn)而不會損傷鉚釘；同時(shí)，左右板中心對稱位置設(shè)計(jì)了凸臺和凹槽，保證裝配后只具有分離和貼合方向的單向自由度。

進(jìn)一步地，所述操作仿真板采用鑄鋼材料。

進(jìn)一步地，所述操作仿真板釘孔處采用淬火熱處理。

進(jìn)一步地，所述操作仿真板釘孔出內(nèi)設(shè)計(jì)加工了曲線槽。

進(jìn)一步地，所述操作仿真板均開有反向單線螺紋孔，螺紋升角小于3.5°，通過絲桿螺釘順時(shí)針或逆時(shí)針單向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)操作板張開或閉合，同時(shí)借助螺紋傳動(dòng)的自鎖性能實(shí)現(xiàn)指定位置自鎖。

本發(fā)明還提供了如所述的飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)裝置的培訓(xùn)方法，包括如下步驟：

第一步：對于所述的升降平臺進(jìn)行高度調(diào)整，對所述的旋轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行角度調(diào)整，設(shè)定難度等級，模擬特定的鉚接工況；

第二步：對于所述的絲桿螺釘順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩塊操作仿真板分離；

第三步：按照指定要求放置鉚釘，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿螺釘，使兩塊操作仿真板向中心靠攏，直至兩塊操作仿真板貼合，完成定位；

第四步：接觸后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿螺釘30度左右，確保兩塊操作仿真板已經(jīng)夾緊；

第五步：在所述的操作仿真板上使用氣動(dòng)鉚槍進(jìn)行連續(xù)沖擊鉚接；

第六步：分離操作板，取出鉚釘進(jìn)行鉚釘幾何形貌檢測。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明通過控制升降平臺和旋轉(zhuǎn)平臺的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)升降臺的預(yù)定位置和旋轉(zhuǎn)平臺的預(yù)定角度的調(diào)整，模擬出鉚接過程中的水平鉚接，上仰角鉚接、數(shù)值鉚接、下傾角鉚接等不同姿態(tài)，克服了現(xiàn)有培訓(xùn)無法做到多級難度和多種鉚接角度集成培訓(xùn)的問題，減少了考核培訓(xùn)設(shè)備的數(shù)量。

2、鉚接仿真板分為左右兩塊，一方面解決了鉚接培訓(xùn)過程中，高成本板料耗材只能單次使用的問題，大大節(jié)約的耗材培訓(xùn)的成本；另一方面，仿真板材的重復(fù)利用，也節(jié)約板料制孔的所帶來的加工成本；同時(shí)，操作板可以進(jìn)行分離，不僅解決了傳統(tǒng)鉚接測量只能通過破壞板材來進(jìn)行的缺陷檢查，而且解決了由于鉚釘孔加工不一致性帶來的基本工況固有偏差問題，保證了操作工況的一致性和客觀性，同時(shí)，也降低了傳統(tǒng)檢查時(shí)，需要將鉚接板切削開的問題，降低了切削鉚接板工藝技能的要求和成本，給鉚接檢測提供更多有益的手段，如信號檢測、視覺檢測等；

3、鉚釘孔處的曲線槽為鉚釘金屬在壓力下流動(dòng)預(yù)留了空間，解決了剛性孔與鋁合金材質(zhì)孔鉚接(鋁合金可以產(chǎn)生塑性變形)工況的差異；保證了鉚接仿真板與鉚接鋁合金板對于操作人員反饋結(jié)果的一致性。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的培訓(xùn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的多功能頂鐵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的操作仿真板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例鉚接仿真操作的流程圖；

其中，1為軌道架，2為操作臺升降裝置,3為旋轉(zhuǎn)平臺,4為多功能頂鐵,41為夾緊凸臺，42為定位凸臺5為操作仿真板右部,51為操作仿板傳動(dòng)和鎖緊螺紋孔,52為操作板限位臺階,6為操作仿真板左部，61和62均為限位凹槽，63鉚釘孔曲線槽，64鉚釘孔，65操作仿真板橫向定位槽，7為絲桿螺釘，8連接螺栓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明所述技術(shù)方案提供一種飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)裝置，包括導(dǎo)軌架、升降平臺、旋轉(zhuǎn)平臺、多功能頂鐵、鉚接操作仿真板、絲桿螺釘、力傳感器。上述的升降平臺與導(dǎo)軌架之間是齒輪齒條連接傳動(dòng)，通過調(diào)整升降平臺的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降臺的高度位置調(diào)整，從而可以模擬鉚接中不同高度的基本工況。

升降平臺內(nèi)轉(zhuǎn)角調(diào)整電機(jī)輸出軸與旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)位輸入軸連接配合，通過轉(zhuǎn)角調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺的預(yù)定定位角度的調(diào)整，因此可以模擬鉚接過程不同鉚接角度基本工況。

所述多功能頂鐵平形于夾緊凸臺方向?yàn)樨Q向，垂直夾緊凸臺方向?yàn)闄M向。多功能頂鐵支承面定位凸臺用于限制操作仿真板，保證鉚釘孔橫向?qū)χ校粖A緊凸臺通過絲桿螺釘與操作仿真板連接，保證仿真操作板的豎向定位；通過順、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿螺釘可以實(shí)現(xiàn)操作仿真板整體夾緊和分離放松。

所述力學(xué)傳感器有四個(gè)，沿著圓周均勻分布，并且四個(gè)安裝孔與力學(xué)傳感器通過螺栓連接固定，形成中心對稱分布，保證頂鐵上沖擊信號采集的準(zhǔn)確性。傳感器通過檢測四個(gè)傳感器力的大小一致性程度即可以確定鉚接過程中是否出現(xiàn)鉚槍軸線與鉚釘軸線角度偏斜。同時(shí)，結(jié)合鉚接力大小和鉚接頻率可以對于鉚接的質(zhì)量進(jìn)行輔助的判定。

所述的操作仿真板分為左右兩塊，在幾何中心開孔，可以自由分離和貼合。兩塊板合并之后，左、右板上的半孔合成一個(gè)完整的鉚釘孔，可以進(jìn)行放釘和鉚接操作。鉚接結(jié)束，兩塊板自由分離，可以把鉚釘取下來進(jìn)行質(zhì)量參數(shù)檢驗(yàn)而不會損傷鉚釘。同時(shí)，左右板中心對稱位置設(shè)計(jì)了凸臺和凹槽，保證裝配后只具有(分離和貼合方向)單向自由度，避免了平行鉚釘孔軸線方向的錯(cuò)位。同時(shí)，操作仿真板采用鑄鋼材料代替原有培訓(xùn)使用的鋁合金材料，有效降低材料成本。

所述的操作仿真板釘孔處采用淬火熱處理方式，提高孔的強(qiáng)度和硬度，保證鉚接過程中操作仿真板不會因?yàn)殂T釘擠壓產(chǎn)生幾何外形的塑性形變而失效，從而保證多次使用的基本工況一致性，實(shí)現(xiàn)操作仿真板的循環(huán)使用，從而大幅度降低現(xiàn)有操作板只能單次使用造成的材料大量浪費(fèi)，有效解決耗材成本過高的問題。

操作仿真板釘孔出內(nèi)設(shè)計(jì)加工了曲線槽，有效解決因?yàn)獒斂滋幮巫兞啃。T釘材料沒有流動(dòng)空間，造成與實(shí)際工況中鉚釘可以膨脹到孔內(nèi)形成干涉的情況不一致的問題。根據(jù)不同工況可以設(shè)計(jì)出方槽、圓槽等不同幾何形貌的曲線槽和不同數(shù)量的曲線槽，保證鉚接工況與實(shí)際結(jié)果一致。

所述的操作板均開有反向單線螺紋孔，螺紋升角小于3.5°，通過絲桿螺釘順時(shí)針或逆時(shí)針單向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)操作板張開或閉合，同時(shí)借助螺紋傳動(dòng)的自鎖性能實(shí)現(xiàn)指定位置自鎖。

所述的操作板在鉚接結(jié)束后，可以通過絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分離，從而取出鉚釘進(jìn)行幾何形貌檢測，通過檢測鉚釘墩頭直徑、高度、鉚釘體直徑等參數(shù)進(jìn)一步對于鉚接的質(zhì)量進(jìn)行判定。

如圖5所示，本發(fā)明還公開了一種飛機(jī)鉚裝工離線培訓(xùn)方法：

第一步：參見圖1，參照難度等級手冊，選定相應(yīng)的模擬鉚接工況難度等級，在圖1中調(diào)整升降平臺2到預(yù)定的高度位置，調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺3到指定的位置，并進(jìn)行鎖緊，完成難度等級設(shè)定。

第二步：參見圖2，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿螺釘7，使得左、右兩塊操作仿真板6和5在相反螺旋副配合的作用下，由中間位置為起點(diǎn)，沿著相向方向?qū)ΨQ分離。

第三步：參見圖3，取鉚釘放置在中心附近位置，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿螺釘7，使得左、右操作仿真板5、6在螺旋副的作用下向中心靠攏，最終完全貼合，完成操作仿真板的準(zhǔn)確定位。

第四步：左右鉚接仿真板5、6完全貼合后，繼續(xù)將絲桿螺釘7逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30，確定兩塊操作仿真板已經(jīng)完全夾緊，同時(shí)利用絲桿螺釘?shù)淖枣i性能完成操作仿真板的鎖緊操作。

第五步：手持氣動(dòng)鉚槍進(jìn)行連續(xù)的鉚接操作，直至鉚接技術(shù)工確定鉚接完成。

第六步：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿，使得左、右操作板分離開，取出鉚釘進(jìn)行墩頭直徑、鉚釘直徑等基本參數(shù)和幾何形貌的測量。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。