[发明专利]壁板自动钻铆装配多点柔性定位方法及其工装

说明书

技术领域

本发明属于飞机壁板自动钻铆装配技术领域，涉及一种飞机壁板自动钻铆装配的定位方法及工装。

背景技术

壁板自动钻铆装配技术是最先进的装配连接技术之一，具有钻铆质量好、生产效率高、劳动条件好等特点，在壁板的钻铆装配中得到广泛应用。在飞机壁板钻铆装配过程中，常常存在预连接与钻铆两个装配过程。其中预连接过程主要是在预定位工装上，将长桁与蒙皮通过预定位钉进行连接，形成初始壁板。由于飞机壁板形状多样，结构复杂，因此在实际生产过程中，每种壁板都要求对应形式的预定位工装，预定位连接过程是影响壁板钻铆装配质量和装配效率的重要环节，柔性化和自动化是壁板自动钻铆装配的发展趋势。

在当前工程应用上，壁板预定位的解决方案是针对每一种壁板设计一套专用预定位工装，较常见的形式是立柱式，靠专用卡板及夹持器分别对蒙皮和长桁进行定位、夹持，完成壁板的预定位；这种传统的预定位工装导致装配工作量大、生成成本高、生成周期长、装配精度不稳定，不能适应现代飞机制造业低成本、高质量、快响应的要求。在传统预定位方案的基础上，专利CN10486143A发明了一种柔性装配数字化型架装置，由型架骨架和十六个移动调形单元组成，通过移动卡板装配点位置，结合可更换的卡板，实现在飞机装配中一个型架用于多种壁板类零件的装配模式；该专利并不是针对自动钻铆定位设计的，没有涉及蒙皮和长桁的定位与夹持，并且柔性有限，没有摆脱专用卡板的限制。专利CN101817146A发明了一种分离式全自动钻铆托架系统，由X、Y、Z、A、B、C六个坐标轴的共同运动来实现零件定位和法向调整；该专利只是处理了自动钻铆托架的调姿问题，并没有涉及托架上的蒙皮和长桁的定位、夹紧装置。专利CN201008935Y发明了一种壁板铆接柔性装配型架，具有一个由立柱支撑的型架框架和沿立柱侧面间隔排列的外形定位卡板，以及安装在外形定位卡板上的限位器，在卡板侧面间隔设置安装在吸盘托架上的真空吸盘，用于吸附壁板；该发明在更换壁板种类时需要更换外形定位卡板，吸盘的轴向位置需要手动的螺母装置调节，并且没有涉及预定位中长桁的定位和夹紧。因此，上述改进的方法也没有彻底摆脱专用卡板，壁板钻铆预定位的柔性化和自动化尚不尽如人意，不能适应现代飞机制造业低成本、高质量、快响应的要求。

发明内容

为了克服现有技术没有彻底摆脱专用卡板的不足，本发明提供一种壁板自动钻铆装配多点柔性定位方法，面向托架式自动钻铆系统，具有异步调姿的七组托板模块，通过依附于托板模块的可调边界定位块及点阵式pogo柱定位并夹紧蒙皮、长桁，满足飞机壁板自动钻铆装配的柔性化和自动化要求，提高装配质量和装配效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)在CAD环境下，读入壁板三维模型信息和自动钻铆系统模型信息，将壁板模型在自动钻铆系统模型上定位，测量每个工装定位点各个自由度的理论行程以表征工装定位点的理论位姿；对每根长桁，根据长桁长度均布若干预定位孔，由预定位孔的位置选取若干个关键特征点分别表征其位姿，获取关键特征点的理论坐标。对于蒙皮，根据长桁预定位孔的位置布置预定位孔，由预定位孔的预选位置选取若干个关键特征点分别表征其位姿，获取关键特征点的理论坐标。

(2)根据工装定位点各个自由度的实际行程，对比工装定位点各个自由度的理论行程，调整定位工装的各个自由度。

(3)将长桁和蒙皮依次在定位工装定位并夹紧，测量长桁和蒙皮的关键特征点的实际坐标，对比理论坐标，基于空间坐标转换算法生成调姿方案，通过调整工装定位点各自由度调整长桁和蒙皮的位姿。重复本步骤，直到长桁和蒙皮的关键特征点实际坐标与理论坐标的偏差在允许公差范围内。

(4)制长桁与蒙皮连接的预定位孔。

(5)蒙皮拆卸下架，对蒙皮和长桁上的预定位孔进行去毛刺和除屑操作，涂长桁与蒙皮间的缝内胶。

(6)重新将蒙皮在定位工装中定位，在长桁与蒙皮的预定位孔处安装预定位钉。

(7)逐一拆除预定位钉的同时逐一在预定位孔中铆接铆钉，直到所有预定位孔全部铆上铆钉。

(8)将壁板在多点柔性定位工装中拆卸下架。

至此，壁板预装配完成，准备进入钻铆装配工序。