本发明属于飞机自动钻铆工装设计领域，具体涉及一种面向自动钻铆模块化柔性工装。包括静态框架和动态模块，所述的静态框架包括滑轨和支撑结构，动态模块为可移动的支撑结构；在与静态框架的滑轨固定连接的支撑结构上，以及在可移动的支撑结构上，均设置有支撑部件，所述的支撑部件包括带有固定耳片孔索引的支撑块、带有浮动耳片孔索引的支撑块和带有支撑杆的支撑块。本发明可以适用多个产品的自动钻铆加工，减少工装数量，不占用过多地面空间。工装本身较为开敞，不会干涉自动钻铆机器各轴的运动，进而不会影响自动钻铆的覆盖率。定位结构简单，操作方便、省力、快速高效，减少产品的定位时间，缩短自动钻铆装配上下架时间。
1.一种面向自动钻铆模块化柔性工装，其特征在于，包括静态框架和动态模块；
所述的静态框架包括滑轨(1)和支撑结构(2)，滑轨(1)数量为两根，彼此相互平行，两根滑轨(1)的两端分别通过两个支撑结构(2)固定连接，支撑结构(2)为拱形，用于支撑待加工的产品；静态框架的结构能够满足不同钻铆机的工作要求；
所述的动态模块为可移动的支撑结构(3)，可移动的支撑结构(3)两端设置有滑块，能够沿静态框架的滑轨(1)滑动，用于支撑待加工的产品；可移动的支撑结构(3)的形状根据产品的大小尺寸设计；
面向自动钻铆模块化柔性工装的能够满足待加工产品的柔性装配，柔性装配体现在两方面：其一，根据产品的大小，选择可移动的支撑结构(3)的使用数量；其二，在与静态框架的滑轨固定连接的支撑结构(2)上，以及在可移动的支撑结构(3)上，均设置有支撑部件；
所述的支撑部件包括带有固定耳片孔索引的支撑块(4)、带有浮动耳片孔索引的支撑块(5)和带有支撑杆的支撑块(6)；
带有固定耳片孔索引的支撑块(4)顶部设置有索引孔(19)，索引孔(19)内设置有球形衬套(7)，球形衬套(7)磨损后方便更换，用于连接耳片孔索引销(8)，耳片孔索引销(8)用于保证产品定位精度；
耳片孔索引销(8)包括球体连接件(9)、螺栓杆(10)、垫片(11)和扁圆柱形柄(12)，球体连接件(9)的顶部和扁圆柱形柄(12)中央均设置有螺栓孔，球体连接件(9)和扁圆柱形柄(12)之间通过螺栓杆(10)连接，螺栓杆(10)外围套有两个垫片(11)，使用时，螺栓杆(10)穿过产品的耳片孔，耳片夹在两个垫片(11)之间；耳片孔索引销(8)与用于定位产品，球体连接件(9)与球形衬套(7)构成的球形配合结构，能够依靠产品重量对产品进行准确定位；
带有固定耳片孔索引的支撑块(4)侧面设置有螺纹孔，通过螺栓与静态框架的支撑结构(2)连接；带有固定耳片孔索引的支撑块(4)顶部设置有球形支撑头(20)，球形支撑头(20)用于支撑产品，耳片孔索引销(8)的球体连接件(9)设置在索引孔(19)的球形衬套(7)内，球体连接件(9)能够在球形衬套(7)内转动；
带有浮动耳片孔索引的支撑块(5)侧面设置有螺纹孔，通过螺栓与动态模块的可移动支撑结构(3)连接；支撑块顶部设置有球形支撑头(20)和水平的圆柱形滑道(21)，耳片孔索引销(8)的球体连接件(9)设置在水平的圆柱形滑道(21)内，耳片孔索引销(8)能够沿水平的圆柱形滑道(21)进行沿滑轨(1)方向的滑动；
带有固定耳片孔索引的支撑块(4)和带有浮动耳片孔索引的支撑块(5)一起配合使用，能够保证产品在水平方向上，即沿两根滑轨移动的方向进行微调，防止产品过定位；
带有支撑杆的支撑块(6)的两侧设置有连接板(13)，连接板(13)上设置有螺栓孔，连接板(13)通过螺栓与支撑结构(2)或可移动的支撑结构(3)连接；带有支撑杆的支撑块(6)中央设置有竖直的通孔，支撑杆(14)能够沿通孔内在竖直方向滑动，支撑杆(14)用于支撑产品；带有支撑杆(14)的支撑块(6)侧面设置有销孔，销孔与竖直的通孔连通，支撑杆(14)的侧面设置有索引导孔(15)，将索引销(16)穿过销孔插入索引导孔(15)内，使支撑杆(14)固定在带有支撑杆的支撑块(6)的通孔内；
支撑杆(14)顶部设置有半球形支撑头(17)，半球形支撑头(17)可替换为激光跟踪仪靶球(18)。
一种面向自动钻铆模块化柔性工装
技术领域
[0001] 本发明属于飞机自动钻铆工装设计领域，具体涉及一种面向自动钻铆模块化柔性工装。
背景技术
[0002] 目前自动钻铆工装都是刚性工装或卡板式工装，如图1所示。专用的刚性工装只能加工一个产品，不能满足多产品通用性的要求。卡板式工装虽然可以通过更换卡板满足多产品的加工要求，但卡板一般重量较大，一般需要专用吊车进行更换，需要多人配合，更换效率较低，且占用地面空间较大。这些传统的装配工装来说，不管是小批量多构型还是大批量多构型，无论其制造成本，还是生产周期，都不满足装配需求。因此对于自适应和低成本的柔性装配需要越来越强烈。
发明内容
[0003] 为了适应快速高效更换定位结构和低成本制造要求，采用模块化设计原则，能够满足多构型产品的定位，是实现飞机柔性装配关键技术之一。结合飞机壁板的结构特点和自动钻铆工艺方法，设计了一套能够适应多构型产品自动钻铆模块化柔性装配工装[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种面向自动钻铆模块化柔性工装，包括静态框架和动态模块；
[0006] 所述的静态框架包括滑轨1和支撑结构2，滑轨1数量为两根，彼此相互平行，两根滑轨1的两端分别通过两个支撑结构2固定连接，支撑结构2为拱形，用于支撑待加工的产品；静态框架的结构能够满足不同钻铆机的工作要求；
[0007] 所述的动态模块为可移动的支撑结构3，可移动的支撑结构3两端设置有滑块，能够沿静态框架的滑轨1滑动，用于支撑待加工的产品；可移动的支撑结构3的形状根据产品的大小尺寸设计；
[0008] 面向自动钻铆模块化柔性工装的能够满足待加工产品的柔性装配，柔性装配体现在两方面：其一，根据产品的大小，选择可移动的支撑结构3的使用数量；其二，在与静态框架的滑轨固定连接的支撑结构2上，以及在可移动的支撑结构3上，均设置有支撑部件。
[0009] 进一步的，所述的支撑部件包括带有固定耳片孔索引的支撑块4、带有浮动耳片孔索引的支撑块5和带有支撑杆的支撑块6；
[0010] 带有固定耳片孔索引的支撑块4顶部设置有索引孔19，索引孔19内设置有球形衬套7，球形衬套7磨损后方便更换，用于连接耳片孔索引销8，耳片孔索引销8用于保证产品定位精度；
[0011] 耳片孔索引销8包括球体连接件9、螺栓杆10、垫片11和扁圆柱形柄12，球体连接件9的顶部和扁圆柱形柄12中央均设置有螺栓孔，球体连接件9和扁圆柱形柄12之间通过螺栓杆10连接，螺栓杆10外围套有两个垫片11，使用时，螺栓杆10穿过产品的耳片孔，耳片夹在两个垫片11之间；耳片孔索引销8与用于定位产品，球体连接件9与球形衬套7构成的球形配合结构，能够依靠产品重量对产品进行准确定位；
[0012] 带有固定耳片孔索引的支撑块4侧面设置有螺纹孔，通过螺栓与静态框架的支撑结构2连接；带有固定耳片孔索引的支撑块4顶部设置有球形支撑头20，球形支撑头20用于支撑产品，耳片孔索引销8的球体连接件9设置在索引孔19的球形衬套7内，球体连接件9能够在球形衬套7内转动；
[0013] 带有浮动耳片孔索引的支撑块5侧面设置有螺纹孔，通过螺栓与动态模块的可移动支撑结构3连接；支撑块顶部设置有球形支撑头20和水平的圆柱形滑道21，耳片孔索引销8的球体连接件9设置在水平的圆柱形滑道21内，耳片索引销8能够沿水平的圆柱形滑道21进行沿滑轨1方向的滑动；
[0014] 带有固定耳片孔索引的支撑块4和带有浮动耳片孔索引的支撑块5一起配合使用，能够保证产品在水平方向上，即沿两根滑轨移动的方向进行微调，防止产品过定位；
[0015] 带有支撑杆的支撑块6的两侧设置有连接板13，连接板13上设置有螺栓孔，连接板13通过螺栓与支撑结构2或可移动的支撑结构3连接；带有支撑杆的支撑块6中央设置有竖直的通孔，支撑杆14能够沿通孔内在竖直方向滑动，支撑杆14用于支撑产品；带有支撑杆14的支撑块6侧面设置有销孔，销孔与竖直的通孔连通，支撑杆14的侧面设置有索引导孔15，将索引销16穿过销孔插入索引导孔15内，使支撑杆14固定在带有支撑杆的支撑块6的通孔内；
[0016] 支撑杆14顶部设置有半球形支撑头17，半球形支撑头17可替换为激光跟踪仪靶球18。
[0017] 本发明的有益效果：
[0018] 本文的模块化柔性定位方法适用于多构型产品的自动钻铆加工，具有以下优点：
[0019] 1.一套工装可以适用多个产品的自动钻铆加工，减少工装数量，不占用过多地面空间。
[0020] 2.工装本身较为开敞，不会干涉自动钻铆机器各轴的运动，进而不会影响自动钻铆的覆盖率。
[0021] 3.定位结构简单，操作方便、省力、快速高效，减少产品的定位时间，缩短自动钻铆装配上下架时间。
附图说明
[0022] 图1为卡板式工装结构示意图；
[0023] 图2为面向自动钻铆模块化柔性工装结构示意图；
[0024] 图3为将较小的产品定位安装在面向自动钻铆模块化柔性工装上的装配示意图；
[0025] 图4为将较大的产品定位安装在面向自动钻铆模块化柔性工装上的装配示意图；
[0026] 图5为模块化柔性装配工装支撑结构细节图
[0027] 图6为带有固定耳片孔索引的支撑块结构示意图；
[0028] 图7为耳片孔索引销结构示意图；
[0029] 图8为带有浮动耳片孔索引的支撑块结构示意图；
[0030] 图9为带有支撑杆的支撑块结构示意图；
[0031] 图10为带有支撑杆的支撑块的局部结构示意图；
[0032] 图中：1‑滑轨；2‑支撑结构；3‑可移动的支撑结构；4‑带有固定耳片孔索引的支撑块；5‑带有浮动耳片孔索引的支撑块；6‑带有支撑杆的支撑块；7‑球形衬套；8‑耳片孔索引销；9‑球体连接件；10‑螺栓杆；11‑垫片；12‑扁圆柱形柄；13‑连接板；14‑支撑杆；15‑索引导孔；16‑索引销；17‑半球形支撑头；18‑激光跟踪仪靶球；19‑索引孔；20‑球形支撑头；21‑水平的圆柱形滑道
具体实施方式
[0033] 为了适应快速高效更换定位结构和低成本制造要求，采用模块化设计原则，能够满足多构型产品的定位，是实现飞机柔性装配关键技术之一。结合飞机壁板的结构特点和自动钻铆工艺方法，设计了一套能够适应多构型产品自动钻铆模块化柔性装配工装。
[0034] 图1的卡板都是与矩形围框刚性连接的，图2的可移动的支撑结构3都是可以沿滑轨移动的，根据要加工产品的大小来调整可移动的支撑结构3，并随机选择其可移动的支撑结构3。如图3用到了2个可移动的支撑结构3，而图4用到了3个可移动的支撑结构3，如果产品较小可能只用到1个。三个可移动的支撑结构3可以沿滑轨根据产品长度需要沿横向移动，当不需时是可以沿轨道推到一侧。
[0035] 如图2所示，面向自动钻铆模块化柔性工装由静态框架和动态模块组成。动态模块为可移动的支撑结构3。静态框架由两根滑轨加上两端的支撑结构组成，两端的支撑结构设计成拱形，这样不仅满足图1所示C型或D型钻铆机的要求，还能够满足龙门式钻铆机下铆头的进出。静态框架是柔性装配的骨架，柔性装配有两个方面的柔性，其一是可能根据产品的大小调整支撑结构，从而选择支撑结构的数量；其二每个支撑结构上面设置有可以调节的支撑杆，能够根据产品曲率的变化调整支撑杆的长度，每个支撑结构上面有9个支撑杆的位置，如果满足加工的稳定性也可以只选择其中几个支撑杆使用，每个支撑结构选择的支撑杆的位置也可以不同，可以自由组合。只需要调整支撑结构位置和支撑杆就能满足不同产品的加工需求，更换时只需要1个人手动调节不需要吊车等设备，而且缩短了更换时间。图1中更换卡板时需要吊车等设备进行更换，因为卡板本身比较沉。
[0036] 动态模块依附于静态框架之上，根据自动钻铆产品的需要而设计，通过调整其定位部分满足不同产品的定位要求。在工装上定位好不同产品，如图3和图4所示。
[0037] 定位支撑块分为仅在支撑结构2上的，带有固定耳片孔索引的支撑块4，和仅在可移动的支撑结构3上的，带有浮动耳片孔索引的支撑块5，如图6和图8所示，用于产品的定位；带有固定耳片孔索引的支撑块4和带有浮动耳片孔索引的支撑块5上均设置有耳片孔索引销8。
[0038] 带有固定耳片孔索引的支撑块4和带有浮动耳片孔索引的支撑块5的区别就是，带有浮动耳片孔索引的支撑块5的耳片孔索引销8可以沿滑轨1方向移动；带有浮动耳片孔索引的支撑块5的水平的圆柱形滑道21与滑轨方向一致；耳片孔索引销8能够沿水平的圆柱形滑道21滑动；水平的圆柱形滑道21的开口，俯视地看是长圆形的。
[0039] 其中耳片孔索引销8安装在需要自动钻铆加工产品的耳片孔上。多个耳片孔索引销8同时与产品固定连接，从而对产品定位，也就是将产品固定在整个工装上；
[0040] 耳片孔索引销8的螺栓杆10，穿过耳片孔；耳片是夹在两个垫片11之间的。带有支撑杆的支撑块6用来安装支撑杆14，其数量可以根据产品的外形复杂程度和个人需要设定。
[0041] 耳片孔索引销8中的球体连接件9与球形衬套7构成的球形配合结构，能够依靠产品重量对产品进行准确定位，当球体连接件9转动时，即耳片孔索引销8同步转动，当产品的重量压在耳片孔索引销8上时，耳片孔索引销8随着压力方向转向一边，而不会随意转动，此时产品与耳片孔索引销8相对静止，即产品相对于整个工装是静止的，实现产品的定位。
[0042] 每个支撑杆14的高度是可以调节的，如图9所示，用于产品的支撑。
[0043] 支撑杆14上设置有高度不同的索引导孔15，根据产品的位置用索引销插入不同的索引孔中。
[0044] 支撑杆14的高度应根据不同产品的外形，调节索引销插入不同高度的索引导孔15。
[0045] 其中半球形支撑头17可以更换，可以根据产品进行不同样式设计，半球形支撑头17材料也可以更改，半球形支撑头17可以直接换成激光跟踪仪靶球18，进行X，Y，Z坐标系的测量，可用于定期检查，来检查工装是否变形，是否满足产品定位的要求。
