專利名稱：一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統及布局方法
技術領域：
本發明屬于飛機數字化裝配技術領域，涉及一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統及布局方法。
背景技術：
飛機機身對合及交點孔加工是飛機制造環節中極其重要的一環。由于產品形狀復雜、零件以及連接件數量多、協調部位復雜，其勞動量占飛機制造總勞動量的一半左右甚至更多，在很大程度上決定了飛機的最終質量、制造成本和周期，是飛機制造的關鍵和核心環節。近年來，我國航空制造企業引進了大量世界一流的數控機床，飛機零件數控加工能力得到了加強，飛機零件的加工質量和效率顯著提高。但是飛機的部件與整機的對合裝配及交點孔加工仍然沿用20世紀六七十年代原蘇聯的模擬量協調方法。傳統的裝配方法利用大量型架來對飛機零部件進行定位與固定，由于所采用的型架存在制造誤差，且待裝配的飛機部件也存在制造誤差以及前期的定位與變形誤差，導致飛機部件上裝配好的接頭與型架上相對應的定位接頭不能準確的匹配，對接裝配的協調性較差。在這種情況下，傳統的裝配方法難以采取有效的調整措施，往往需要采用強迫定位的方法。而強迫定位會使裝配過程產生裝配應力和變形，當裝配完成，飛機部件與型架分離后，飛機部件可能會產生變形回彈，進而影響了飛機的外形準確度。而且傳統裝配方法中，部件的調姿與對接以及鉆鉚等工作全部由人工操作來完成，自動化程度低，裝配質量不穩定
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統及布局方法。一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統，包括機身調姿對合區和機身加工區，具體包括基礎平臺、25米移動平臺、輔助平臺、機器人移動平臺、加工中心移動平臺、前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺、一臺立式加工中心、兩臺臥式加工中心和兩臺工業機器人；基礎平臺左右兩側對稱布置有輔助平臺；
機身調姿對合區包括基礎平臺、25米移動平臺、前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺；25米移動平臺安裝在基礎平臺上，與基礎平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺沿飛機航向依次安裝在25米移動平臺上，且與25米移動平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺上均固定布置有四個數控定位器和一個輔助托架；
機身加工區包括兩個輔助平臺、機器人移動平臺、臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺；兩個輔助平臺上均安裝布置有機器人移動平臺和臥式加工中心移動平臺，其中一個輔助平臺上同時安裝有立式加工中心移動平臺；機器人移動平臺上固定安裝有一臺工業機器人，工業機器人與機器人移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；機器人移動平臺、臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺與輔助平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；
所述的臥式加工中心移動平臺上安裝有臥式加工中心，立式加工中心移動平臺安裝有立式加工中心；且臥式加工中心與臥式加工中心移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；同理立式加工中心與立式加工中心移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動。一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統布局方法，具體包括如下步驟:
步驟1.各機身段定位
各數控定位器自檢及復位，前、中、后機身段依次吊裝入位，前機身調資平臺上的三個數控定位器完成對前機身的支撐和定位，其中數控定位器(FP2)和數控定位器(FPl)選擇其一用于機身支撐定位；中機身調資平臺上的四個數控定位器完成對中機身的支撐和定位；后機身調資平臺上的四個數控定位器完成對后機身的支撐和定位；同時將輔助托架升起與機身下表面貼合，完成對機身的輔助支撐。步驟2.機身三段對合
中機身調資平臺保持不動，控制前機身調姿平臺沿逆航向移動至目標位置，完成前機身和中機身的對合；控制后機身調姿平臺沿航向移動至目標位置，完成后機身與中機身對合；對合結束后，通過個數控定位器的協同工作，完成整體機身調姿定位。步驟3.機身交點孔面加工
整體機身隨25米移動平臺逆航向移動至機身加工區，通過控制臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺，保證臥式加工中心和立式加工中心在航向和翼展方向移動到目標位置，采用立式加工中心完成機身頂部的機身與垂尾交點孔面加工，采用臥式加工中心完成機身兩側的翼身交點孔面加工。步驟4.系統件安裝
通過控制機器人移動平臺保證工業機器人在航向和翼展方向移動到目標位置，通過工業機器人實現對系統件的定位，完成飛機系統件安裝的任務。本發明的優點是:
I)柔性化程度高，相比于傳統方法不同機型需要采用不同工裝的不足，本系統能夠完成多種機型的機身調姿對合與加工；2)同時實現了機身調姿對合與加工，布局緊湊且裝配效率高，較大程度降低了飛機的裝配成本；3)各移動平臺、數控定位器、加工中心、機器人均實現數字化控制，自動化程度高，調姿對合與加工的精度大幅提高。
圖1為本發明系統布局示意圖，
圖2為本發明系統布局側視圖。圖中:基礎平臺1、25米移動平臺2、輔助平臺3、機器人移動平臺4、臥式加工中心移動平臺5-1、立式加工中心移動平臺5-2、前機身調姿平臺6、中機身調姿平臺7、后機身調姿平臺8、立式加工中心9、臥式加工中心10、工業機器人11、數控定位器12、輔助托架13、數控定位器(FPl) 14、數控定位器(FP2) 15。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1、圖2所示，一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統，包括機身調姿對合區和機身加工區，具體包括基礎平臺1、25米移動平臺2、輔助平臺3、機器人移動平臺4、加工中心移動平臺5、前機身調姿平臺6、中機身調姿平臺7、后機身調姿平臺8、一臺立式加工中心9、兩臺臥式加工中心10和兩臺工業機器人11 ;基礎平臺I左右兩側對稱布置有輔助平臺3;
機身調姿對合區包括基礎平臺1、25米移動平臺2、前機身調姿平臺6、中機身調姿平臺
7、后機身調姿平臺8 ；25米移動平臺2安裝在基礎平臺I上，與基礎平臺I滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺6、中機身調姿平臺7、后機身調姿平臺8沿飛機航向依次安裝在25米移動平臺2上，且與25米移動平臺2滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺6、中機身調姿平臺7、后機身調姿平臺8上均固定布置有四個數控定位器12和一個輔助托架13 ；
機身加工區包括兩個輔助平臺3、機器人移動平臺4、臥式加工中心移動平臺5-1、立式加工中心移動平臺5-2 ;兩個輔助平臺3上均安裝布置有機器人移動平臺4和臥式加工中心移動平臺5-1，其中一個輔助平臺3上同時安裝有立式加工中心移動平臺5-2 ;機器人移動平臺4上固定安裝有一臺工業機器人11，工業機器人11與機器人移動平臺4滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；機器人移動平臺4、臥式加工中心移動平臺5-1、立式加工中心移動平臺5-2與輔助平臺3滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；
所述的臥式加工中心移動平臺5-1上安裝有臥式加工中心10，立式加工中心移動平臺5-2安裝有立式加工中心9 ;且臥式加工中心10與臥式加工中心移動平臺5-1滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；同理立式加工中心9與立式加工中心移動平臺5-2滑動配合，能夠沿翼展方向滑動。一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統布局方法，具體包括如下步驟:
步驟1.各機身段定位
各數控定位器12自檢及復位，前、中、后機身段依次吊裝入位，前機身調資平臺6上的三個數控定位器12完成對前機身的支撐和定位,其中數控定位器(FP2) 15和數控定位器(FP1)14選擇其一用于機身支撐定位；中機身調資平臺7上的四個數控定位器12完成對中機身的支撐和定位；后機身調資平臺8上的四個數控定位器12完成對后機身的支撐和定位；同時將輔助托架13升起與機身下表面貼合，完成對機身的輔助支撐。步驟2.機身三段對合
中機身調資平臺7保持不動，控制前機身調姿平臺6沿逆航向移動至目標位置，完成前機身和中機身的對合；控制后機身調姿平臺8沿航向移動至目標位置，完成后機身與中機身對合；對合結束后，通過11個數控定位器12的協同工作，完成整體機身調姿定位。步驟3.機身交點孔面加工
整體機身隨25米移動平臺2逆航向移動至機身加工區，通過控制臥式加工中心移動平臺5-1、立式加工中心移動平臺5-2，保證臥式加工中心10和立式加工中心9在航向和翼展方向移動到目標位置，采用立式加工中心9完成機身頂部的機身與垂尾交點孔面加工，采用臥式加工中心10完成機身兩側的翼身交點孔面加工。步驟4.系統件安裝 通過控制機器人移動平臺4保證工業機器人11在航向和翼展方向移動到目標位置，通過工業機器人11實現對系統件的定位，完成飛機系統件安裝的任務。
權利要求
1.一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統，包括機身調姿對合區和機身加工區，具體包括基礎平臺、25米移動平臺、輔助平臺、機器人移動平臺、加工中心移動平臺、前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺、一臺立式加工中心、兩臺臥式加工中心和兩臺工業機器人；基礎平臺左右兩側對稱布置有輔助平臺；其特征在于: 機身調姿對合區包括基礎平臺、25米移動平臺、前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺；25米移動平臺安裝在基礎平臺上，與基礎平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺沿飛機航向依次安裝在25米移動平臺上，且與25米移動平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動；前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺上均固定布置有四個數控定位器和一個輔助托架； 機身加工區包括兩個輔助平臺、機器人移動平臺、臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺；兩個輔助平臺上均安裝布置有機器人移動平臺和臥式加工中心移動平臺，其中一個輔助平臺上同時安裝有立式加工中心移動平臺；機器人移動平臺上固定安裝有一臺工業機器人，工業機器人與機器人移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；機器人移動平臺、臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺與輔助平臺滑動配合，能夠沿飛機航向滑動； 所述的臥式加工中心移動平臺上安裝有臥式加工中心，立式加工中心移動平臺安裝有立式加工中心；且臥式加工中心與臥式加工中心移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動；同理立式加工中心與立式加工中心移動平臺滑動配合，能夠沿翼展方向滑動。
2.如權利要求1所述的一種飛機機身三段對合及交點孔加工系統布局方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1.各機身段定位 各數控定位器自檢及復位，前、中、后機身段依次吊裝入位，前機身調資平臺上的三個數控定位器完成對前機身的支撐和定位，其中數控定位器(FP2)和數控定位器(FPl)選擇其一用于機身支撐定位；中機身調資平臺上的四個數控定位器完成對中機身的支撐和定位；后機身調資平臺上的四個數控定位器完成對后機身的支撐和定位；同時將輔助托架升起與機身下表面貼合，完成對機身的輔助支撐； 步驟2.機身三段對合 中機身調資平臺保持不動，控制前機身調姿平臺沿逆航向移動至目標位置，完成前機身和中機身的對合；控制后機身調姿平臺沿航向移動至目標位置，完成后機身與中機身對合；對合結束后，通過個數控定位器的協同工作，完成整體機身調姿定位； 步驟3.機身交點孔面加工 整體機身隨25米移動平臺逆航向移動至機身加工區，通過控制臥式加工中心移動平臺、立式加工中心移動平臺，保證臥式加工中心和立式加工中心在航向和翼展方向移動到目標位置，采用立式加工中心完成機身頂部的機身與垂尾交點孔面加工，采用臥式加工中心完成機身兩側的翼身交點孔面加工； 步驟4.系統件安裝 通過控制機器人移動平臺保證工業機器人在航向和翼展方向移動到目標位置，通過工業機器人實現對系統件的定位，完成飛機系統件安裝的任務。
全文摘要
本發明公開了一種飛機機身三段對合及交點孔加工的系統及布局方法。本發明包括機身調姿對合區和機身加工區，具體包括基礎平臺、25米移動平臺、輔助平臺、機器人移動平臺、加工中心移動平臺、前機身調姿平臺、中機身調姿平臺、后機身調姿平臺、一臺立式加工中心、兩臺臥式加工中心和兩臺工業機器人；基礎平臺左右兩側對稱布置有輔助平臺。本發明布局實現過程如下步驟1.各機身段定位；步驟2.機身三段對合；步驟3.機身交點孔面加工；步驟4.系統件安裝。本發明柔性化程度高，布局緊湊且裝配效率高，自動化程度高，調姿對合與加工的精度大幅提高。
文檔編號B64F5/00GK103171772SQ201310077460
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者劉剛, 劉春 , 張恒, 王亞飛, 章明, 柯映林, 李松, 張雷 申請人:浙江大學