[发明专利]一种基于柔性工装的桁架定位装置及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桁架定位装置及定位方法，具体涉及一种基于柔性工装的桁架定位装置及定位方法。

背景技术

桁架结构是工程应用领域最常用，也是效率较高的一种结构形式，具有结构简单、形式多样、受力合理、空间适应强、结构布置灵活和施工方便等特点,因此应用范围非常广。

目前，桁架结构一般由上弦杆、下弦杆、斜杆、腹杆和铰接节点组成，零件之间通过螺接或焊接进行组合，在组装的过程中通常采用刚性工装对零件进行定位以协调其空间位置精度。虽然这种基于刚性工装的定位方法可以达到较高的定位精度，但在实际应用中却存在着以下弊端：

1)基于刚性工装的定位方法定位协调能力和容差能力较差，对零件尺寸的公差要求苛刻；

2)刚性工装与零件接口互换性差，需要使用大量不同规格的工装接头才能满足复杂工况的作业要求；且接口调节能力有限，无法补偿因装配应力、焊接应力引起的结构变形；

3)刚性工装通用性差，往往在产品定型之前需要投入多套工装或对工装反复改造才能满足不同阶段的产品技术状态，从而造成了严重的成本浪费。尤其在新产品研发初期，工装成本占据着研发总成本的30％以上，随着不成熟产品的改进、工艺方法的优化，传统工装也会大批量的更新迭代，既浪费时间又增加生产成本，不利于企业发展。

可见，在产品研发、制造过程中，工艺往往占据着重要角色，尤其核心工艺更是企业品牌、效率、质量和利润的关键，但是好的工艺往往需要合理、高效、精准、可靠的工装作为支撑以达到预期的工艺目的。因此，亟待开发一种基于柔性工装的桁架定位装置及定位方法，以期解决桁架定位装配过程中存在的一系列问题，例如如何提高零件定位协调能力和容差能力，消除零件产生的装配应力，提高焊接变形或热变形的补偿调节能力，提高工装的通用性，减少研发阶段的工装投入；提高工装与零件接口的互换性，减少接头数量和规格等；

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于柔性工装的桁架定位装置，包括基座，所述基座上面设置有至少两组能沿基座水平移动的托架；所述托架上相对设置若干柔性定位接头支座，所述柔性定位接头支座能够沿所述托架横向相对移动；所述柔性定位接头支座上部设置有若干柔性定位接头；所述柔性定位接头能够沿所述柔性定位接头支座纵向相对移动；所述柔性定位接头上具有活动关节，所述活动关节在一定的范围内能任意转动，且具有自锁功能；所述装置还包括激光跟踪仪，并在柔性定位接头活动关节的测量基准点上安装的光学反射器。

进一步，所述基座上顶面设置有两根水平导轨，两个侧面分别设置侧向导轨，所述水平移动的托架通过底部固定的两个水平联动滑块和托架侧部安装的两个垂向可伸缩滑块分别与水平导轨和侧向导轨链接而实现水平移动。

进一步，拖架上还包括分别安装于托架两个侧面上的锁定机构；用于锁定托架与基座。

进一步，所述柔性定位接头支座为两个，且所述托架上设置横向丝杆，所述两个柔性定位接头支座与所述横向丝杆连接实现两个柔性定位接头支座横向相对运动。

进一步，每个柔性定位接头支座上的柔性定位接头为两个，且所述柔性定位接头支座上设置纵向丝杆，所述柔性定位接头与所述纵向丝杆连接实现两个柔性定位接头沿所述柔性定位接头支座纵向相对运动。

进一步，所述基座采用箱梁焊接结构，导轨安装面的平面度不小于0.08mm/M，粗糙度Ra小于1.6；所述每组接头支座对应于柔性定位接头安装面的平面度小于0.1mm；所述每组丝杠选用定位型丝杠，精度等级不低于C7。

本发明水平导轨、侧向导轨与滑块，根据工装的负载要求，选择匹配的标准型号；锁定机构应操作方便，锁定可靠，尽量选用标准型号。

本发明进一步的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于柔性工装的桁架定位装置的定位方法，包括以下操作步骤：

1)将基于柔性工装的桁架定位装置在平台上进行固定、校准后，然后在柔性定位接头活动关节的测量基准点上安装带有光学反射器的激光跟踪仪，接着打开激光跟踪仪，通过识别桁架定位装置上设定的基准面建立测量坐标系原点；

2)按照坐标参数表，依次移动托架至对应位置，误差控制在±2mm以内，并用锁定机构将滑动托架与基座锁紧；

3)逐一转动横向丝杠，调整接头支座的横向位置；然后将零件与柔性定位接头固联，旋转纵向丝杠，调整零件的纵向位置；

4)通过带有光学反射器的激光跟踪仪测量基准点，采集数据；依照采集数据及数字模型数据的偏差，对托架、接头支座及柔性定位接头进行微调，直至消除误差。