[发明专利]复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法，所述的加工装置为六自由度悬臂加工装置，包括X向直线运动部件、Y向直线运动部件、Z向直线调整部件、X’轴悬臂制孔单元、Y’轴旋转调整部件和Z轴旋转调整部件。本发明采用气动马达作为回转主轴动力源具有体积小、转速高的优点，适于狭小空间复合材料的钻孔加工。本发明的磨削制孔方式可降低X’轴向力，有助于减小悬臂结构的变形，从而提高钻孔加工精度。本发明提出的六自由度悬臂加工装置和装配孔的加工方法实现了半封闭结构形式的深腔装配孔的单个工位一次对刀一体化加工，能够保证多层壁板不同孔径的装配孔的同轴度和尺寸精度。

技术领域

本发明属于无人机的装配技术领域，涉及一种碳纤维复合材料无人机机翼与机身连接段部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，与载人飞机相比，无人机具有体积小、造价低、使用方便等优点，往往更适合在恶劣环境中执行危险任务，可用于军事侦察、航拍、灾难救援、测绘等诸多用途。由于无人机对于未来空战有着重要的意义，世界各主要军事国家都在加紧进行无人机的研制工作。

复合材料在无人机上的应用大大减轻了机身重量，提高了续航能力。然而复合材料制孔加工精度难以保证，尤其对于深腔结构的装配制孔难度更大。机翼连接段的对接装配过程中，左右机翼主梁的安装形式为套合插入形式，在复合材料装配孔上镶嵌衬套，利用通过衬套的机翼安装螺栓实现机翼与机身框腹板的对接。

机翼连接段复合材料装配孔加工的难点在于，(1)待加工孔的位置处于半封闭深腔之中，如图1(a)所示，制孔位置与外开敞区的距离L₁大于500mm，属于悬臂深孔加工，操作空间局促，人工钻孔难以实施，普通钻孔设备也无法达到；(2)装配孔与机翼连接段部件内腔侧壁的距离L₄、L₅只有30-50mm，如图1(b)所示，空间非常狭小，采用传统的制孔装置，无论手动操作还是机动操作均无法使刀具准确抵达制孔部位；(3)存在两头大中间小的多层壁板阶梯孔结构，普通钻孔方法无法加工；(4)多层壁板的阶梯孔需要保证较高的同轴度要求和尺寸精度要求，必须采取装配制孔方式，而不能先制孔再装配；(5)半封闭空间内有左右、前后多个位置需要加工装配孔。

与飞机装配孔有关的专利如下：

1、中国专利CN205414917U公开了一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，该系统采用真空吸盘将制孔系统固定在飞机机身上，采用环形轨道组件和四驱载运装置将自动制孔装置输送到加工位置，采用法向调姿机构调整自动制孔装置的姿态从而进行装配制孔加工。

2、中国专利CN205629447U公开了一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统，该系统在龙门支架上装有两个垂直升降装置和一个水平滑动装置，终端制孔单元通过电动伸缩四杆调姿机构调整姿态，从而进行装配制孔加工。

3、中国专利CN103990829A公开了一种飞机装配制孔的末端执行器及其使用方法，末端执行器包括回转主轴进给模块、双偏心盘调姿模块、吸屑压紧模块、法向检测模块和视觉检测模块，该末端执行器与工业机械臂结合实现高精度装配制孔。

4、中国专利CN103894796A公开了一种飞机机翼叠层材料装配制孔的方法，该方法包括提取制孔信息、规划运动路径和加工参数、定位调姿、表面轮廓测量、修正制孔信息、在壁板上描点、进行变工艺参数钻孔和锪窝加工。

5、中国专利CN102513580A公开了一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置及方法，该方法通过真空吸盘将装置固定在飞机被加工表面上，利用至少3个定位轴确定正确加工位置，利用至少两个驱动气缸起到夹紧作用，刀具穿过装置上的钻铆套进行装配制孔加工。

以上几种专利技术都是针对被加工孔处于开放结构的装配孔，而对于图1所示的半封闭结构形式的飞机深腔装配孔加工方法与装备没有相关的文献记载。

发明内容