專利名稱：能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在夾層板上制孔的裝置及方法，尤其是一種能減少毛刺進(jìn)入夾層之間的制孔裝置及方法，具體地說是一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)飛機(jī)主機(jī)廠，仍然主要采用人工方法進(jìn)行鉆孔和連接。特別是對于疲勞壽命要求較高的商用客機(jī)，主要的工藝方法是首先制導(dǎo)孔，擴(kuò)孔，拆開去毛刺，貼合面涂膠，安裝穿心夾臨時(shí)緊固，膠固化，擴(kuò)至終孔，安裝緊固件。工藝過程非常復(fù)雜，效率低，特別是由于膠固化的過程占用了設(shè)備和工裝，嚴(yán)重影響了效率。
當(dāng)前新的工藝是采用自動(dòng)化制孔工藝。典型的工藝方法是首先制臨時(shí)緊固件導(dǎo)孔(數(shù)量少)，拆開去毛刺，貼合面涂膠，安裝臨時(shí)緊固件，自動(dòng)制孔和連接，加外膠固化。這種自動(dòng)化的裝配工藝，手工制孔的工作量小，對設(shè)備和工裝的占用時(shí)間少，較好的解決了效率問題。但是設(shè)備投入大，對產(chǎn)品精度要求高，目前國內(nèi)只有個(gè)別產(chǎn)品和站位在采用這種工藝。
無論是傳統(tǒng)手工制孔的工藝，還是現(xiàn)代自動(dòng)化制孔工藝，由于很難實(shí)現(xiàn)一次制完所有的孔(由于工藝接頭等臨時(shí)定位件的采用)，都會(huì)留下一定數(shù)量的孔需要最終補(bǔ)鉆，此時(shí)由于其它孔已完成鉆孔或已進(jìn)行了連接，因此這些需要補(bǔ)鉆的孔完成鉆孔后不能進(jìn)行手工拆開去毛刺的工藝過程。這些需要補(bǔ)鉆的位置分布比較散，有的甚至在結(jié)構(gòu)不開敞的位置，造成用自動(dòng)化設(shè)備性價(jià)比很低，甚至難以應(yīng)用。
為此，急需采用一種控制毛刺的裝置及方法，盡量減少對工藝裝備的影響，并且以較低的成本和便攜式的工具實(shí)現(xiàn)，以較好的解決當(dāng)前的工藝問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的夾層鉆孔時(shí)為防止毛刺進(jìn)入夾層而采用的制孔工藝復(fù)雜，效果差的問題，發(fā)明一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置及方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置，其特征是它包括 一個(gè)主框架板1 ；至少兩個(gè)真空吸盤3，所述的真空吸盤3平衡地固定布置在所述的主框架板1上，以便通過真空吸盤3的吸力使主框架板1固定在飛機(jī)被加工表面上；至少三個(gè)定位軸6，所述定位軸6的下端用于與飛機(jī)被加工表面相抵，其上端固定在主框架板1上，定位軸6形成的圖形的形心軸與被加工區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合；至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)氣缸8，所述的驅(qū)動(dòng)氣缸8安裝在主框架板1上，驅(qū)動(dòng)氣缸8的輸出軸與壓力腳框架10相連，壓力腳11安裝在壓力腳框架10上；一鉆鉚套12，該鉆鉚套12安裝在壓力腳11的中心孔內(nèi)，鉆鉚套12的刀具中心與壓力腳11的中心相重合。
所述的真空吸盤3通過吸盤連接軸4與球面關(guān)節(jié)軸承2相連，其連接后的整體結(jié)構(gòu)通過輔助安裝架5安裝在主框架板1上；真空吸盤3的吸盤腿上安裝有限位橡膠圈7，以保證球面關(guān)節(jié)軸承2在空間范圍內(nèi)小角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)限制吸盤腿在非工作狀態(tài)時(shí)的隨意擺動(dòng)。
所述的三個(gè)定位軸以等邊三角形的形式安裝在主框架板1上。
所述的定位軸6與飛機(jī)表面接觸的一端呈弧形端面結(jié)構(gòu)，該弧形端面上包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以防止對飛機(jī)表面產(chǎn)生過大的壓力變形。
所述的壓力腳11與飛機(jī)表面相接觸的一面上包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以避免壓力腳與飛機(jī)表面形成硬接觸。
所述的驅(qū)動(dòng)氣缸8安裝在氣缸輔助安裝板9，氣缸輔助安裝板9安裝在主框架板1 上。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是一種基于所述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置的減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的方法，其特征是它包括以下步驟步驟1 將前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置放置于產(chǎn)品表面位置； 步驟2 依次通過控制前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置中的真空吸盤將前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置固定在飛機(jī)表面，此時(shí)三個(gè)定位軸的弧形端面與飛機(jī)產(chǎn)品表面接觸，定位軸的弧形端面包有橡膠，允許有一定量的彈性，因此對飛機(jī)產(chǎn)品的表面不會(huì)產(chǎn)生過大壓力造成變形；此時(shí)三個(gè)定位軸形成的三角形的形心軸與該工作區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合，即壓力腳完成了法線找正；步驟3 控制前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置中的驅(qū)動(dòng)氣缸的壓力開關(guān)，使驅(qū)動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)壓力腳將飛機(jī)表面壓緊，壓力腳端面包有橡膠，允許有一定量的彈性， 避免壓力腳與飛機(jī)產(chǎn)品表面形成硬接觸；壓力通過相應(yīng)的減壓閥控制；壓緊力的大小通過數(shù)值模擬的方法或者實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行確定；步驟4 使用氣鉆或電鉆沿鉆鉚套進(jìn)行鉆孔，通過鉆鉚套確保鉆頭法線找正，若使用自動(dòng)進(jìn)給鉆進(jìn)行鉆孔，鉆鉚套可固定自動(dòng)進(jìn)給鉆； 步驟5:去除相應(yīng)的制孔設(shè)備；步驟6 關(guān)閉前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置中的真空吸盤的吸緊開關(guān)，將前述的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置從加工表面取下； 重復(fù)步驟1-6進(jìn)行下一個(gè)位置的制孔，直至所有孔均加工完成。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)合理，可通過更改吸盤數(shù)量、壓力腳結(jié)構(gòu)、鉆鉚套等方式形成適應(yīng)多種不同工況下的變形結(jié)構(gòu)，還可以實(shí)現(xiàn)高鎖螺栓的插入功能。
本發(fā)明可采用便攜真空吸附式壓緊設(shè)備，較好地控制夾層毛刺大小，達(dá)到工藝要求。
本發(fā)明既可用于傳統(tǒng)手工制孔工藝，也可用于自動(dòng)化制孔生產(chǎn)線需要補(bǔ)鉆的位置。
本發(fā)明通過使鉆孔區(qū)域發(fā)生可恢復(fù)的彈性變形，夾層之間不會(huì)產(chǎn)生間隙，從而使鉆孔時(shí)產(chǎn)生的毛刺無法進(jìn)入夾層中，無需進(jìn)行繁瑣的毛刺清理工作，減少了制孔工作量，有利于提高鉆孔效率和質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明圖的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是圖1的仰視圖。
圖3是圖1的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的限位橡膠圈與主框架板的配合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例一。
如圖1-4所示。
一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置，它包括主框架板1、球面關(guān)節(jié)軸承 2、真空吸盤3、吸盤連接軸4、輔助安裝架5、定位軸6、限位橡膠圈7、氣缸8、氣缸輔助安裝板9、壓力腳框架10、壓力腳11和鉆鉚套12，如圖1所示，所述的真空吸盤3 (數(shù)量至少為兩個(gè))平衡地固定布置在所述的主框架板1上，以便通過真空吸盤3的吸力使主框架板1固定在飛機(jī)被加工表面上，真空吸盤3可通過氣管與真空發(fā)生設(shè)備相連以便使吸盤腳產(chǎn)生所需的吸力，調(diào)節(jié)真空發(fā)生設(shè)備的真空度可實(shí)現(xiàn)吸力大小的調(diào)節(jié)；真空吸盤3可通過吸盤連接軸4與球面關(guān)節(jié)軸承2相連，其連接后的整體結(jié)構(gòu)通過輔助安裝架5安裝在主框架板1 上；真空吸盤3的吸盤腿上安裝有限位橡膠圈7 (如圖4)，以保證球面關(guān)節(jié)軸承2在空間范圍內(nèi)小角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)限制吸盤腿在非工作狀態(tài)時(shí)的隨意擺動(dòng)；所述定位軸6 (數(shù)量至少為三個(gè)，下面以三個(gè)定位軸成等腰三角形布置為例進(jìn)行說明)的下端用于與飛機(jī)被加工表面相抵，其上端固定在主框架板1上，定位軸6形成的圖形的形心軸與被加工區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合；所述的驅(qū)動(dòng)氣缸8 (數(shù)量至少為兩個(gè))可直接安裝在主框架板1上，也可通過氣缸安裝輔助板9安裝在主框架板1上(圖3)，驅(qū)動(dòng)氣缸8的輸出軸與壓力腳框架10相連， 壓力腳11安裝在壓力腳框架10上；鉆鉚套12安裝在壓力腳11上的中心孔中，鉆鉚套12 的刀具中心與壓力腳11的中心相重合，如圖2所示。具體實(shí)施時(shí)所述的定位軸6與飛機(jī)表面接觸的一端最好呈弧形端面結(jié)構(gòu)，該弧形端面上包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以防止對飛機(jī)表面產(chǎn)生過大的壓力變形。所述的壓力腳11與飛機(jī)表面相接觸的一面上最好包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以避免壓力腳與飛機(jī)表面形成硬接觸。
如圖1所示，真空吸盤3通過吸盤連接軸4與球面關(guān)節(jié)軸承2相連，其連接后的整體結(jié)構(gòu)通過輔助安裝架5安裝在主框架板1上。球面關(guān)節(jié)軸承2在空間范圍內(nèi)可以有小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此應(yīng)用限位橡膠圈7來限制吸盤腿在非工作狀態(tài)時(shí)的隨意擺動(dòng)，限位橡膠圈7 與主框架板1以及吸盤腿的配合都為過盈配合，其本身有彈性。三個(gè)定位軸6以等邊三角形的形式通過螺栓固定在主框架板1上，且等邊三角形的形心與主框架板1中間大圓孔心Z 向同軸。氣缸通過氣缸輔助安裝板9固定在主框架板1上，可以精確施加所需壓緊力。壓力腳框架10與氣缸8伸出的導(dǎo)柱連接。壓力腳11通過螺釘安裝在壓力腳框架10上，其中心孔的孔心與主框架板1中間大圓孔心Z向同軸。鉆鉚套12安裝在壓力腳11的中心孔內(nèi)。
上述裝置還可通過更改吸盤數(shù)量、壓力腳結(jié)構(gòu)、鉆模套等方式可以形成適應(yīng)多種不同工況下的變結(jié)構(gòu)，還可以實(shí)現(xiàn)高鎖螺栓的插入功能。6
實(shí)施例二。
一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的方法它包括以下步驟 步驟1 將實(shí)施例一的裝置放置定位于產(chǎn)品表面位置；步驟2 依次通過控制吸盤吸緊將實(shí)施例一的裝置固定在飛機(jī)產(chǎn)品表面，此時(shí)三個(gè)定位軸的弧形端面與飛機(jī)產(chǎn)品表面接觸，定位軸的弧形端面包有橡膠，允許有一定量的彈性， 因此對飛機(jī)產(chǎn)品的表面不會(huì)產(chǎn)生過大壓力造成變形。此時(shí)三個(gè)定位軸形成的三角形的形心軸與該工作區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合，即壓力腳完成了法線找正。
步驟3 控制氣缸壓力開關(guān)，使氣缸驅(qū)動(dòng)壓力腳將產(chǎn)品表面壓緊，壓力腳端面包有橡膠，允許有一定量的彈性，避免壓力腳與飛機(jī)產(chǎn)品表面形成硬接觸。壓力通過相應(yīng)的減壓閥控制。壓緊力的大小可通過常規(guī)的數(shù)值模擬的方法或者實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行確定，故本發(fā)明不再詳述。
步驟4 使用氣鉆或電鉆等沿鉆模板孔位進(jìn)行鉆孔。如果是自動(dòng)進(jìn)給鉆，可在鉆模板相應(yīng)的位置先固定之后，應(yīng)用自動(dòng)進(jìn)給鉆制孔。
步驟5 去除相應(yīng)的制孔設(shè)備。
步驟6 關(guān)閉吸盤吸緊開關(guān)，將壓緊設(shè)備取下。
重復(fù)步驟1進(jìn)行下一個(gè)位置的制孔，直到所有需要鉆鉚的孔加工完成。
詳述如下在鉆孔前，應(yīng)首先固定本發(fā)明的能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的便攜式真空吸附式壓緊裝置，使其吸盤吸附于產(chǎn)品表面，然后，通過氣缸驅(qū)動(dòng)壓力腳壓緊以合適的壓緊力壓緊產(chǎn)品，達(dá)到消除夾層間隙的目的，最后通過氣鉆、電鉆、或自動(dòng)進(jìn)給鉆，沿壓力腳上的鉆鉚套 (鉆模板)進(jìn)行鉆孔。由于壓緊力大小可以抵消零件本身容差和鉆削力引起的間隙，所以夾層毛刺將控制在工藝允許的范圍內(nèi)，并且切屑也無法進(jìn)入夾層，可以達(dá)到不拆開去毛刺也能達(dá)到疲勞壽命的要求。
如果使用本發(fā)明工具鉆大多數(shù)孔，可以采用與自動(dòng)化制孔類似的工藝，典型工藝過程是首先制少量臨時(shí)緊固件導(dǎo)孔，拆開去毛刺，夾層貼合面涂膠，安裝臨時(shí)緊固件，應(yīng)用本發(fā)明能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的便攜真空吸附式壓緊裝置進(jìn)行制孔和連接，加外膠固化。
需要注意的是，由于工藝的不同，手工制孔工藝改為本發(fā)明工藝時(shí)，貼合面所采用的膠需要更換為適應(yīng)本發(fā)明施工期的膠，這點(diǎn)和自動(dòng)化制孔工藝一樣。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置，其特征是它包括一個(gè)主框架板(1);至少兩個(gè)真空吸盤(3)，所述的真空吸盤(3)平衡地固定布置在所述的主框架板(1) 上，以便通過真空吸盤(3)的吸力使主框架板(1)固定在飛機(jī)被加工表面上；至少三個(gè)定位軸(6)，所述定位軸(6)的下端用于與飛機(jī)被加工表面相抵，其上端固定在主框架板(1)上，定位軸(6)形成的圖形的形心軸與被加工區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合；至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)氣缸(8)，所述的驅(qū)動(dòng)氣缸(8)安裝在主框架板(1)上，驅(qū)動(dòng)氣缸(8)的輸出軸與壓力腳框架(10)相連，壓力腳(11)安裝在壓力腳框架(10)上；一鉆鉚套(12)，該鉆鉚套(12)安裝在壓力腳(11)的中心孔內(nèi)，鉆鉚套(12)的刀具中心與壓力腳(11)的中心相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的真空吸盤(3)通過吸盤連接軸(4)與球面關(guān)節(jié)軸承(2 )相連，其連接后的整體結(jié)構(gòu)通過輔助安裝架(5 )安裝在主框架板(1)上； 真空吸盤(3)的吸盤腿上安裝有限位橡膠圈(7)，以保證球面關(guān)節(jié)軸承(2)在空間范圍內(nèi)小角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)限制吸盤腿在非工作狀態(tài)時(shí)的隨意擺動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的三個(gè)定位軸以等邊三角形的形式安裝在主框架板(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的定位軸(6)與飛機(jī)表面接觸的一端呈弧形端面結(jié)構(gòu)，該弧形端面上包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以防止對飛機(jī)表面產(chǎn)生過大的壓力變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的壓力腳(11)與飛機(jī)表面相接觸的一面上包有能產(chǎn)生彈性變形的橡膠，以避免壓力腳與飛機(jī)表面形成硬接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)氣缸(8)安裝在氣缸輔助安裝板 (9)，氣缸輔助安裝板(9)安裝在主框架板(1)上。
7.一種基于權(quán)利要求1所述裝置的減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的方法，其特征是它包括以下步驟步驟1 將權(quán)利要求1所述的裝置放置于產(chǎn)品表面位置；步驟2 依次通過控制真空吸盤將權(quán)利要求1所述的裝置固定在飛機(jī)表面，此時(shí)三個(gè)定位軸的弧形端面與飛機(jī)產(chǎn)品表面接觸，定位軸的弧形端面包有橡膠，允許有一定量的彈性， 因此對飛機(jī)產(chǎn)品的表面不會(huì)產(chǎn)生過大壓力造成變形；此時(shí)三個(gè)定位軸形成的三角形的形心軸與該工作區(qū)域內(nèi)飛機(jī)產(chǎn)品表面法線重合，即壓力腳完成了法線找正；步驟3 控制權(quán)利要求1所述裝置中的驅(qū)動(dòng)氣缸的壓力開關(guān)，使驅(qū)動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)壓力腳將飛機(jī)表面壓緊，壓力腳端面包有橡膠，允許有一定量的彈性，避免壓力腳與飛機(jī)產(chǎn)品表面形成硬接觸；壓力通過相應(yīng)的減壓閥控制；壓緊力的大小通過數(shù)值模擬的方法或者實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行確定；步驟4 使用氣鉆或電鉆沿鉆鉚套進(jìn)行鉆孔，通過鉆鉚套確保鉆頭法線找正，若使用自動(dòng)進(jìn)給鉆進(jìn)行鉆孔，鉆鉚套可固定自動(dòng)進(jìn)給鉆；步驟5:去除相應(yīng)的制孔設(shè)備；步驟6 關(guān)閉權(quán)利要求1所述裝置中的真空吸盤的吸緊開關(guān)，將權(quán)利要求1所述的裝置從加工表面取下；重復(fù)步驟1-6進(jìn)行下一個(gè)位置的制孔，直至所有孔均加工完成。
全文摘要
一種能減小飛機(jī)裝配制孔時(shí)夾層毛刺的裝置和方法，其特征是所述的裝置包括主框架板(1)；至少兩個(gè)真空吸盤(3)；所述的真空吸盤(3)平衡地固定布置在所述的主框架板(1)上；至少三個(gè)定位軸(6)；至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)氣缸(8)，所述的驅(qū)動(dòng)氣缸(8)通過氣缸安裝輔助板(9)安裝在主框架板1上，驅(qū)動(dòng)氣缸(8)的輸出軸與壓力腳框架(10)相連，壓力腳(11)安裝在壓力腳框架(10)上；鉆鉚套(12)安裝在壓力腳(11)的中心孔內(nèi)，鉆鉚套(12)的刀具中心與壓力腳(11)的中心相重合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能大幅度減少夾層毛刺量使之滿足工藝要求。
文檔編號(hào)B23B45/14GK102513580SQ20121000252
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者曾長, 王珉, 王謝苗, 郝小忠, 陳文亮, 鮑益東 申請人:南京航空航天大學(xué)