[发明专利]一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种龙门式数控制孔系统，尤其是一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统，属于飞机数字化装配自动制孔领域。

背景技术

翼身对接制孔是飞机装配过程中的关键环节之一，它不仅影响翼身连接的安全性能，也将直接制约飞机总装周期和制造成本。由于制孔部位不易定位与装夹、作业环境狭小、连接孔直径较大等因素的影响，目前翼身对接制孔多采用手工钻削。中国发明专利ZL201010138456.6提出了一种翼身对接自动制孔系统及方法，它提供了翼身对接下壁板连接孔的自动加工方案。随着钛合金、碳纤维复合材料等难加工材料在机翼、机身结构件中的应用越来越广，传统钻孔因其过大制孔轴向力，极易导致此类材料工件的制孔缺陷。因此，如何实现翼身对接的高效精密制孔，已成为飞机数字化装配自动制孔中一个十分棘手问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是飞机翼身对接大直径连接孔加工难以现役自动钻孔系统，以及采用人工钻孔加工效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统，包括龙门支架组件、三个四杆调姿机构以及三个终端制孔单元；

龙门支架组件包括门型支架、两个垂直升降装置以及一个水平滑动装置；门型支架由左立柱、右立柱和横梁组成；两个垂直升降装置分别滑动式安装在左立柱和右立柱上，水平滑动装置滑动式安装在横梁上；在两个垂直升降装置上均设有一个水平伸缩的滑枕，在水平滑动装置上设有一个竖直伸缩的滑枕；

四杆调姿机构包括动平台、定平台、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆以及第四电动伸缩杆；第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆和第四电动伸缩杆活动连接在动平台与定平台之间；三个四杆调姿机构的定平台分别安装在三个滑枕的伸缩端上；

终端制孔单元包括T型进给支撑壳体、T型公转支撑壳体、U型公转壳体、U型自转支撑壳体以及自转驱动装置；T型进给支撑壳体安装在动平台上，并在T型进给支撑壳体内设有第一轴承；第一轴承滑动套设在T型公转支撑壳体上，在T型公转支撑壳体内设有第二轴承，在T型公转支撑壳体外设有公转驱动装置和进给螺母，在公转驱动装置的输出轴上设有公转小齿轮；第二轴承固定套设在U型公转壳体上，在U型公转壳体上设有第一偏心孔和偏心调节驱动装置，在第一偏心孔内设有第三轴承，在偏心调节驱动装置的输出轴上设有偏心调节小齿轮，在U型公转壳体的外圆设有一圈与公转小齿轮相啮合的公转大齿轮；第三轴承固定套设在U型自转支撑壳体上，在U型自转支撑壳体上设有第二偏心孔，在U型自转支撑壳体的后端设有与偏心调节小齿轮相啮合的偏心调节大齿轮；自转驱动装置安装在第二偏心孔内，且在自转驱动装置的输出端上设有刀杆；刀杆伸出T型进给支撑壳体外，并在刀杆上设有刀具；在动平台上设有进给驱动装置，在进给驱动装置的输出轴上设有与进给螺母相旋合的进给丝杆；第一轴承、第二轴承以及第三轴承的轴向与刀杆的伸出方向相平行。

采用两个垂直升降装置以及一个水平滑动装置滑动式安装在门型支架上，能够实现飞机翼身三个方向上的机动加工，能够适应各种大小类型的飞机翼身加工，具有较好的适应能力；采用四杆调姿机构上定平台和动平台的合理设置，实现一定范围内的两维水平移动和两维旋转运动，实现了终端制孔单元的法向调姿，避免了龙门支架组件的水平移动，具有较高的加工精度；采用终端制孔单元的偏心设计，能够实现刀具的精确定位微调节，有效提高加工精度。

作为本发明的进一步限定方案，在T型进给支撑壳体上设有一个由三个激光测距传感器构成的法矢检测机构；三个激光测距传感器的指向与刀杆的伸出方向相平行。采用法矢检测机构实时监测刀具的法向位置，有利于提高翼身连接孔加工位置精度。

作为本发明的进一步限定方案，还包括一个系统控制台；在系统控制台内设有分别与垂直升降装置、水平滑动装置、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、公转驱动装置、自转驱动装置、进给驱动装置、偏心调节驱动装置以及三个激光测距传感器相连的控制器。采用系统控制台对系统的各个部件进行协调控制，有效提高翼身连接孔加工的效率和精度。