[发明专利]机身壁板对合柔性定位方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于飞机组件数字化柔性装配技术领域，涉及一种机身壁板对合的定位方法及设备，用于机身壁板对合过程中各部分壁板的夹持、调姿、定位。

背景技术

随着数字化技术在飞机制造过程中越来越广泛的应用，现代飞机制造企业对飞机装配技术提出了高质量、高效率、高柔性及低成本等要求，飞机装配过程的柔性化成为当前国内外飞机装配领域发展的大趋势。

飞机机身壁板类组件具有结构尺寸大、刚度低、制造和装配精度要求高等特点。目前，在壁板类组件的装配过程中，仍大量采用刚性型架结构，这种工作方法要求大量的专用工装，定位工装数量大、通用性差，只能应用于特定机型的机身壁板对合，定位过程受人为因素的影响大，制造周期长、生产成本高，不能适应现代飞机制造业低成本、高质量、快响应的要求。壁板类组件的柔性工装在实际工程应用当中还不是十分广泛，并且存在一些局限性。专利CN10486143A发明了一种面向飞机壁板类零件装配的柔性数字化型架装置，该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，可以实现在飞机装配中一个型架用于多种壁板类零件的装配；该专利仅仅是针对单一壁板类零件，并未涉及机身整体多个壁板对合的定位与调姿，并且没有摆脱专用卡板的限制，装配不同壁板仍需要不同卡板，柔性有限。专利CN101486144A发明了一种适应不同结构部件装配的柔性工装，通过定位销及卡板将装配部件固定在拼接式装配型架上，利用驱动回转机构转动装配型架，当装配型架转动到正确位置时气动夹紧机构对型架进行夹紧、定位，随后进行下一步操作；该专利提供的装置具有良好的柔性，然而不适用于机身壁板的定位与调姿，并且没有定位精度反馈装置，不易实现高精度定位。

发明内容

飞机机身是由若干块壁板拼接对合而成的典型筒形结构，为了克服现有壁板对合技术工装数量大、柔性化程度低、通用性较差、制造周期长、生产成本高等不足，本发明以六块壁板机身对合为例，提供一种机身壁板对合的柔性化定位方法，对机身壁板对合过程中的各部分壁板实现多自由度姿态调整和定位，支持机身壁板的精确对合，保证机身壁板的高精度、柔性化定位需求。

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)机身下壁板入位与调姿。用吊索将下壁板运送至保型装置上，将下壁板连同保型装置运送至对合装配工作台预定位置。用四点支撑方法对下壁板实现6自由度位姿调整。定位调姿过程中利用非接触式传感器测量下壁板关键特征点坐标，与理论坐标对比，基于空间坐标转换算法生成调姿与定位方案，通过调整定位单元进行位姿调整。重复执行以上步骤，直至下壁板关键特征点坐标与理论坐标的偏差在公差允许范围内。

(2)机身左下、右下壁板调姿定位。由吊索装置将左下、右下壁板分别运送至机身框架两侧下方，各自实际装配位置附近，将左下、右下壁板安置在位姿调整部件之上，通过位姿调整部件推送至实际装配位置，此过程用6个关键点支撑壁板进行位姿调整，通过传感器反馈反复校正定位精度。

(3)安装中机身地板。

(4)安装内卡板保型架。将内卡板保型架安装在地板上。内卡板外形与壁板内形相配合，并配有长桁配孔，利用连接角片实现壁板与卡板、卡板与地板的连接和定位。

(5)机身左上、右上壁板调姿定位。由吊索装置将左上、右上壁板分别运送至机身框架两侧上方，各自实际装配位置附近，将左上、右上壁板安置在位姿调整部件之上，通过位姿调整部件推送至实际装配位置，此过程用4个关键点支撑壁板进行位姿调整，通过传感器反馈反复校正定位精度。

(6)机身上壁板调姿定位。上壁板入架安排在最后进行，由吊索装置将上壁板吊装至机身正上方实际装配位置附近，并置于位姿调整部件上，随后下放至实际装配位置，此过程用2个关键点支撑壁板进行位姿调姿，通过传感器反馈反复校正定位精度。

(7)装配工序完成后，将相应定位器从壁板定位点上移除，机身出站，整个过程结束。

为了实现上述方法，本发明还提供一种机身壁板对合柔性定位调姿工装，包括保型运输车，下壁板夹具系统，左下、右下壁板夹具系统，内卡板保型架，左上、右上壁板夹具系统，上壁板夹具系统，装配测量系统和可移动工作型架。根据飞机机身结构特点，对各部分壁板定位的设备采用沿机身航向对称的布局方式。以机身航向正方向为X轴，垂直地面向上方向为Z轴，Y轴由X轴和Z轴根据笛卡尔坐标系确定。