[发明专利]一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置

说明书

本申请属于飞机蒙皮制造技术领域，为一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置，包括蒙皮柔性夹持装置、龙门式五轴装置、W轴随动装置、激光切割及测量装置和控制系统；对待刻型蒙皮进行化铣时，控制系统按照设定程序，控制夹持单元和定位单元将待刻型蒙皮精准固定到蒙皮柔性夹持装置的设定位置，而后控制系统控制龙门式五轴装置工作，带动W轴随动装置、激光切割及测量装置移动至初始刻型位置，激光切割及测量装置内的激光发生器发生激光，经过W轴随动装置后射出激光至可刻型蒙皮上，直至完成第一个位置的刻型；而后控制系统按照设定程序控制龙门式五轴装置再次工作，如此反复，直至完成全部的刻型，结构配合高效、控制稳定。

技术领域

本申请属于飞机蒙皮制造技术领域，特别涉及一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置。

背景技术

飞机蒙皮化铣工艺是大幅减轻飞机整体重量，提升飞机整体性能的重要技术之一。其中，保护胶刻型是化铣流程中最核心的步骤，往往采用手工或激光刻型的方式进行。目前，手工方法在刻型精度(位置度2mm)和效率上存在不足且难以对大尺寸、大曲率的蒙皮件刻型，兼顾高效率和高精度的激光刻型技术已日渐取代手工刻型，成为保证飞机薄壁零件高质量生产的关键技术之一。

数控激光刻型是针对金属蒙皮表面涂敷的化铣保护胶，利用高能CO₂激光束对其进行精准刻蚀且不伤及金属基底的过程。其主要的优点有：a.加工过程信息采用数字量传递，数控过程和参数控制，能够保证刻型的高精确性，位置精度达到0.5mm，且不会在零件表面留下刻痕，也不会有保护胶未刻透的情况；b.新零件和更改零件的工艺准备周期相比手工刻型缩短30天以上，加工效率约为手工刻型的3倍；c.节省零件工装样板制造及维护费用，降低飞机研制成本，数控激光刻型技术的应用对提高化铣零件制造精度，提高劳动生产率有着极大的优势，是实现蒙皮产品数字化制造的基础，在大飞机制造中尤为关键，也是未来各种型号飞机生产不可或缺的关键技术。

作为飞机蒙皮化铣刻型加工关键数字化装备，目前使用的激光刻型机及柔性装夹系统均为进口装备，该类装备价格昂贵，后期维修受到严重制约，装备结构复杂、维修周期长、成本高，而国内针对飞机蒙皮化铣精确刻型的方法研究较少，层次较低，更不存在应用实例，严重迟滞了飞机蒙皮化铣制造工艺中精确刻型的进程。

因此，为了满足生产需要，亟待研究一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置及实现方法。

发明内容

本申请的目的是提供一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置，以解决现有的飞机蒙皮激光刻型结构复杂的问题。

本申请的技术方案是：一种飞机蒙皮化铣精确刻型装置，包括蒙皮柔性夹持装置、龙门式五轴装置、W轴随动装置、激光切割及测量装置和控制系统；所述控制系统与蒙皮柔性夹持装置、龙门式五轴装置、W轴随动装置、激光切割及测量装置电连接，所述龙门式五轴装置设于蒙皮柔性夹持装置上方，待刻型蒙皮设于蒙皮柔性夹持装置和龙门式五轴装置之间并且待刻型蒙皮安装于蒙皮柔性夹持装置上，所述蒙皮柔性夹持装置包括夹持单元和定位单元，所述夹持单元能够对待刻型蒙皮进行夹紧，所述定位单元能够对待刻型蒙皮在三维空间方向分别进行调整，直至移动待刻型蒙皮至设定位置；所述W轴随动装置安装于龙门式五轴装置上，所述龙门式五轴装置能够带动W轴随动装置沿空间六自由度移动，所述激光切割及测量装置设于待刻型蒙皮的正上方，所述激光切割及测量装置安装于W轴随动装置上并且激光切割及测量装置与W轴随动装置同步运动。

优选地，所述定位单元包括Y向运动机构、X向运动机构和Z向运动机构；所述X向运动机构包括第一支撑件、第一动力件和第一传动件，所述第一支撑件共有两组并且两组第一支撑件沿纵向水平并排设置，所述第一传动件共有多组并且多组第一传动件沿着纵向均匀布设，所述第一动力件设于第一传动件和第一支撑件之间，所述第一动力件能够带动第一传动件沿纵向运动；所述Y向运动机构设于第一传动件上，所述Y向运动机构包括第二动力件和第二传动件，所述第二动力件能够带动第二传动件沿横向运动；所述Z向运动机构设于第二传动件上。