一種用于飛機壁板裝配的臥式自動鉆鉚機床的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機裝配技術與裝備領域，尤其涉及一種用于飛機壁板裝配的臥式自動鉆鉚機床。
【背景技術】
[0002]在飛機裝配中，鉚接仍然是目前主要的連接方法。在我國的飛機裝配中，大部分鉚接工作仍由人工完成。而傳統(tǒng)的人工鉚接勞動條件差，生產(chǎn)效率低，鉚接質(zhì)量嚴重依賴于工人的經(jīng)驗和技術，已經(jīng)阻礙了飛機裝配效率的進一步提高，所以提高鉚接的機械化、自動化程度對我國飛機制造業(yè)的發(fā)展是十分必要的。
[0003]然而，由于自動鉆鉚機原理和結構非常復雜，目前世界上只有歐美的少數(shù)廠商如E1、GEMC0R、BR0ETJE等具備開發(fā)和制造的能力，在國內(nèi)則還處于空白狀態(tài)。
[0004]現(xiàn)有自動鉆鉚機從布局上主要分為兩類，一類是弓臂式自動鉆鉚機，另一類是立式自動鉆鉚機，這兩類自動鉆鉚機都大大提高了生產(chǎn)效率但同時也存在不少缺陷。弓臂式自動鉆鉚機的缺陷在于飛機壁板需要置于調(diào)平托架上，工作時需要不斷調(diào)整飛機壁板姿態(tài)，同時有喉深的限制，所以可達性、通過性以及對壁板的適用性較差;立式自動鉆鉚機工作時飛機壁板固定不動，克服了弓臂式自動鉆鉚機可達性、通過性以及適用性較差的缺陷，但結構過于復雜且不利于人工維護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種用于飛機壁板裝配的臥式自動鉆鉚機床，可以在滿足制孔精度、鉚接質(zhì)量和效率的前提下，完成飛機壁板裝配中大部分制孔和鉚接工作，同時可以保證飛機壁板的通過性要求。在飛機壁板的鉚接中，本發(fā)明能在任何時刻都保持制孔插釘執(zhí)行器和鐓緊頭軸線的精確對準，能夠自動完成飛機壁板鉚接孔的定位、制孔、锪窩、除塵、插釘、壓鉚等操作，并有足夠的剛度承受壓鉚力。
[0006]采用本發(fā)明的臥式自動鉆鉚機床，臥式自動鉆鉚方法為:I)待加工飛機壁板隨壁板工裝移入兩側機床中間的空隙；2)制孔插釘側機床將制孔插釘執(zhí)行器移動到目標位置，同時鐓緊側機床將鐓緊頭移動到目標位置;3)鐓緊頭襯套伸出，制孔插釘執(zhí)行器壓腳伸出，兩者壓緊工件;4)制孔插釘執(zhí)行器聯(lián)同送釘系統(tǒng)完成制孔、插釘?shù)炔僮鳎?)鐓緊頭壓鉚，完成后壓腳和襯套松開，制孔插釘執(zhí)行器和鐓緊頭移動到下一位置開始下一個工作循環(huán)。
[0007]為實現(xiàn)臥式自動鉆鉚，本發(fā)明的臥式自動鉆鉚機，包括制孔插釘側機床，鐓緊側機床，加工除塵裝置，送釘系統(tǒng)，制孔插釘執(zhí)行器和鐓緊頭這六個大部件。
[0008]其中制孔插釘側機床和鐓緊側機床分別靠制孔插釘側五軸聯(lián)動數(shù)控設備和鐓緊側五軸聯(lián)動數(shù)控設備實現(xiàn)五軸聯(lián)動，各五軸聯(lián)動數(shù)控設備包括X軸向驅(qū)動機構、Z軸向驅(qū)動機構、Y軸向驅(qū)動機構和AB軸回轉驅(qū)動機構，其中XYZ軸相互垂直，AB軸相互垂直。
[0009]其中，所述的X軸向驅(qū)動機構包括安裝在X軸拖板上的X軸驅(qū)動電機和X軸減速機，通過齒輪嚙合安裝在X軸底座上的X軸齒條，并利用X軸導軌滑塊副驅(qū)動X軸拖板沿X軸方向運動。
[0010]所述的Z軸向驅(qū)動機構內(nèi)由Z軸驅(qū)動電機和Z軸減速機通過Z軸滾珠絲杠副驅(qū)動Z軸拖板，所述Z軸拖板利用安裝在立柱和自身之間的Z軸導軌滑塊副沿Z軸方向運動。
[0011]所述的Y軸向驅(qū)動機構包括由Y軸驅(qū)動電機和Y軸減速機驅(qū)動的Y軸滑枕，該Y軸滑枕通過安裝在所述Z軸拖板上的Y軸導軌滑塊副沿Y軸方向運動。
[0012]所述的AB軸回轉驅(qū)動機構包括轉動配合在Y軸滑枕內(nèi)的A軸支座，以及轉動安裝在所述A軸支座內(nèi)的B軸支座，所述的制孔插釘執(zhí)行器和鐓緊頭分別安裝在對應的B軸支座上。
[0013]具體方法為:1)X軸方向(包括Xl方向和X2方向):X軸驅(qū)動電機和X軸減速機安裝在X軸拖板上，通過齒輪嚙合安裝在X軸底座上的X軸齒條，并利用X軸導軌滑塊副驅(qū)動X軸拖板做X軸方向運動;2)Z軸方向(包括Zl方向和Z2方向):Z軸驅(qū)動電機和Z軸減速機通過Z軸滾珠絲杠副驅(qū)動Z軸拖板，使Z軸拖板利用安裝在立柱和自身之間的Z軸導軌滑塊副做Z軸方向運動;3)Y1軸方向:Y1軸驅(qū)動電機和Y2軸減速機通過Yl軸滾珠絲杠副驅(qū)動Yl軸滑枕，使Yl軸滑枕利用安裝在Z軸拖板和自身之間的Yl軸導軌滑塊副做Yl軸方向運動;4)Y2軸方向:Y2軸驅(qū)動電機和Υ2軸減速機通過Υ2軸滾珠絲杠副驅(qū)動Υ2軸滑枕，使Υ2軸滑枕利用安裝在Z軸拖板和自身之間的Υ2軸導軌滑塊副做Υ2軸方向運動;5)Α1-Β1軸方向:由Al軸驅(qū)動電機，Al軸減速機，Al軸支座，Al軸齒條，BI驅(qū)動電機，BI軸減速機，BI軸支座和軸承機構組成Al-Bl軸回轉裝置并安裝在Yl軸滑枕上，實現(xiàn)Al-Bl方向的運動;6)Α2-Β2軸方向:由Α2軸支座，Α2軸驅(qū)動電機，Α2軸減速機，Α2軸軸承，Β2驅(qū)動電機，Β2軸減速機，軸承機構和Β2軸支座組成Α2-Β2軸回轉裝置并安裝在Υ2軸滑枕上，實現(xiàn)Α2-Β2方向的運動。
[0014]本發(fā)明中，所述的X軸向驅(qū)動機構、Z軸向驅(qū)動機構、Y軸向驅(qū)動機構和AB軸回轉驅(qū)動機構為同步運行以組成雙驅(qū)動消隙機構的兩組。即在所述的Χ、Υ、Ζ、Α1、Β1方向運動均采用雙驅(qū)動消隙機構，定位精度及重復定位精度高。
[0015]本發(fā)明中，制孔插釘執(zhí)行器對應的Y軸滑枕配備液壓輔助平衡裝置，能對Y軸滑枕伸出后重心前傾及壓鉚力作用對精度造成的不良影響進行補償，并改善Yl軸驅(qū)動系統(tǒng)對外界干擾因素的抵抗力。
[0016]本發(fā)明中，所述的送釘系統(tǒng)具有抽屜式釘庫，能快速自動完成不同規(guī)格鉚釘?shù)呐帕泻洼斔停胰斯ぱa充鉚釘快捷方便;另外，制孔插釘執(zhí)行器可以在線快速進行刀具及插釘頭的更換，可以快速進行制孔模塊和插釘模塊之間的切換。
[0017]本發(fā)明中，鐓緊頭包括壓鉚頭以及驅(qū)動壓鉚頭的鐓緊驅(qū)動模塊，所述的壓鉚頭包括由鐓緊驅(qū)動模塊驅(qū)動的外筒，設置在外筒的氣缸，與外筒連接的導向套筒，位于所述導向套筒內(nèi)且頂住氣缸活塞桿一端的導向頂桿;所述導向頂桿的端部連接有頂壓飛機壁板的襯套，所述導向套筒的端部設有伸入襯套內(nèi)的壓鉚頂桿。
[0018]本發(fā)明的壓鉚頭在進行壓鉚時，鐓緊驅(qū)動模塊帶動外筒、氣缸、導向套筒、導向頂桿、襯套和壓鉚頂桿向飛機壁板推進，當襯套端部抵住飛機壁板時，鐓緊驅(qū)動模塊仍然驅(qū)動整個壓鉚頭前進，此時襯套將所受的推進力通過導向頂桿轉移為對氣缸活塞桿的壓力；即襯套始終貼住飛機壁板，而壓鉚頂桿在鐓緊驅(qū)動模塊的作用下向前進行壓鉚，由于襯套所受的壓鉚推進力遠大于氣缸活塞桿通過導向頂桿對襯套的壓緊力，使得氣缸反向受到襯套傳遞的壓力，使活塞桿推動氣缸內(nèi)的活塞退回，同時保持襯套鐓緊，而壓鉚頂桿推進完成壓鉚。
[0019]其中，所述襯套套設在導向套筒的端部，導向套筒上開有導向槽，所述導向頂桿設有穿過導向槽與襯套聯(lián)動的頂桿推銷。鐓緊驅(qū)動模塊包括鐓緊驅(qū)動電機，通過同步帶輪對由所述鐓緊驅(qū)動電機驅(qū)動的絲杠螺母座;所述外筒通過法蘭盤與絲杠螺母座聯(lián)動。
[0020]導向頂桿通過穿過導向槽的頂桿推銷與襯套保持同步，在氣缸內(nèi)的活塞退回時，襯套的位置保持不變，導向套筒繼續(xù)推進，頂桿推銷在導向槽內(nèi)的發(fā)生位移，為導向套筒和壓鉚頂桿提供避讓空間。
[0021 ]絲杠螺母座的底部設有鐓緊導軌滑塊副，內(nèi)部設有由所述鐓緊驅(qū)動電機驅(qū)動的鐓緊滾珠絲杠副，該鐓緊滾珠絲杠副末端的下鉚頭座組件上安裝有鐓緊力傳感器。利用鐓緊力傳感器作為壓鉚時的力反饋控制，檢測壓鉚時壓鉚頭所受的反向作用力，用于精確控制壓鉚力的大小。
[0022]其中，所述的鐓緊頭還包括襯套壓緊模塊;所述襯套壓緊模塊包括頂壓氣缸活塞桿另一端的氣缸斜楔，以及驅(qū)動所述氣缸斜楔的鎖緊氣缸。在進行制孔和插釘操作時，通過鎖緊氣缸驅(qū)動氣缸斜楔抵住活塞桿的另一端，使襯套自鎖，避免此時的氣缸活塞被退回。
[0023]制孔插釘執(zhí)行器整合了機架，插釘模塊，插釘頭庫，換模機械手，制孔模塊，換刀機械手，刀庫，壓腳，換位滾珠絲杠副，換位導軌滑塊副，夾釘模塊和換位電機，安裝在BI軸支座上。鐓緊頭安裝在B2軸支座上。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:I)制孔插釘側機床和鐓緊側機床均可實現(xiàn)五軸聯(lián)動，其中X、Y、Z、A1、B1方向運動均采用雙驅(qū)動消隙機構，定位精度及重復定位精度高;2)Y1軸滑枕配備液壓輔助平衡裝置，能對Yl軸滑枕伸出后重心前傾及壓鉚力作用對精度造成的不良影響進行補償，并改善Yl軸驅(qū)動系統(tǒng)對外界干擾因素的抵抗力;3)能夠自動實現(xiàn)鉚接孔的定位、制孔、锪窩、除塵、插釘、壓鉚等操作，自動化程度高，生產(chǎn)效率高，擺脫鉚接質(zhì)量依賴于工人經(jīng)驗的局面，并改善工人的工作環(huán)境;4)送釘系統(tǒng)采用抽屜式釘庫，能快速自動完成不同規(guī)格鉚釘?shù)呐帕泻洼斔停⑶胰斯ぱa充鉚釘快捷方便;5)帶飛機壁板的壁板工裝置于鉆鉚機的中間空隙，兩者互不干涉，可保證飛機壁板的可通過性，并能通過增加X軸底座使自動鉆鉚機在X方向的運動范圍進一步擴展，以適應不同尺寸的壁板和工裝。
【附圖說明】
[0025]圖1是飛機壁板臥式自動鉆鉚機的軸測圖；
[0026]圖2是飛機壁板臥式自動鉆鉚機的主視圖；
[0027]圖3是飛機壁板臥式自動鉆鉚機的俯視圖；
[0028]圖4是飛機壁板臥式自動鉆鉚機的局部左視圖；
[0029]圖5是飛機壁板臥式自動鉆鉚機Al-Bl回轉裝置的軸測圖；
[0030]圖6是飛機壁板臥式自動鉆鉚機Α2-Β2回轉裝置的軸測圖；
[0031]圖7是飛機壁板臥式自動鉆鉚機制孔插釘執(zhí)行器的軸測圖；
[0032]圖8是飛機壁板臥式自動鉆鉚機鐓緊驅(qū)動模塊的左剖視圖；
[0033]圖9和圖10是襯套壓緊模塊和壓鉚頭裝配體的主剖視圖和左視圖。
【具體實施方式】
[0034]如圖1所示的用于飛機壁板鉚接的臥式自動鉆鉚機包括制孔插釘側機床I和鐓緊側機床6兩部