具有彈性結構的高壓轉子臥式智能化裝配裝備的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種機械裝配技術領域的設備，具體是一種用于大型航空發動機且具有彈性結構的高壓轉子臥式智能化裝配裝備。
【背景技術】
[0002]當前我國大型航空發動機高壓轉子裝配過程中，仍大量采用手工借助吊車完成轉子的調姿和定位，很容易造成磕碰和卡滯，效率低，工人的操作經驗是影響裝配質量的關鍵因素。而隨著高性能發動機的研發，聯接配合的精度要求越來越高，手工裝配已滿足不了要求，針對這一重大問題，研制一套智能化裝配裝備來完成發動機的高壓轉子的裝配任務，在提高裝配質量的同時提高生產線的生產效率。
[0003]經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利文獻號CN103899367 A公開日2014-07-02，公開了一種航空發動機轉子堆疊裝配方法與裝置，其測量方法與裝置是基于氣浮回轉軸系確定回轉基準；依據光電編碼器確定轉臺的角度定位；基于四測頭測量裝置，提取轉子徑向裝配面的徑向誤差和軸向裝配面的傾斜誤差，得到該轉子對裝配后轉子同軸度的影響權值；分別測量裝配所需的全部轉子，得到各轉子對裝配后轉子同軸度的影響權值；將各轉子的權值進行矢量優化，得到各轉子的裝配角度。但該技術需要測量的參數眾多，過程繁雜，裝配效率相對較低，不適合大型航空發動機的高效生產。
[0004]中國專利文獻號CN103291493，公開日2013-09-11，公開了一種運動解耦的軸對稱矢量噴管調節機構，包括:以機匣作為靜平臺F，以調節環作為動平臺M。以及兩端分別與調節環和機匣相連的第一、二、三被動支路和第四、五、六主動支路；第一、二被動支路包括:依次串聯的萬向副、下轉動副、上轉動副。第三被動支路包括:依次串聯的上、下轉動副以及萬向副；第四、五、六主動支路包括:依次串聯的下球鉸副、移動副以及上球鉸副。但該技術的不足之處在于該機構只能實現一移動兩轉動的三個自由度運動，不能滿足大型航空發動機高壓轉子臥式裝配五個自由度運動的需求，不能應用于高壓轉子臥式智能化裝配。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種具有彈性結構的高壓轉子臥式智能化裝配裝備，該智能化裝配裝備能夠根據轉子受到安裝孔施加給轉子軸的力和力矩的作用，迫使裝備中的轉子夾具、三自由度被動機構及帶力傳感器反饋的三垂直坐標軸移動平臺的Z軸產生相應的平動及轉動，使得轉子受到的力和力矩降至裝配工藝允許值以內，繼續控制三垂直坐標軸移動平臺沿X軸負方向運動，如此反復即可完成這一級轉子的裝配。布置緊湊、控制方式簡單、操作精度高、裝配效率高，能夠提高發動機的生產效率及裝配質量。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括:三垂直坐標軸移動平臺、三自由度被動運動機構、轉子夾具及轉子支撐固定工裝，其中:用于移動待裝配的轉子以進行轉子裝配的三自由度被動運動機構固定設置于三垂直坐標軸移動平臺上，并依據待裝配的轉子受到的力或力矩產生平動或轉動，轉子夾具固定設置于三自由度被動運動機構的軸轉動副上；已堆疊裝配完成轉子固定于轉子支撐固定工裝上。
[0007]所述的三自由度被動運動機構包括:豎直支撐架、圓盤支撐架、三角架和用于感知空間Z軸方向的受力分量的Z軸力傳感器，其中:豎直支撐架的一端設置于三垂直坐標軸移動平臺上且與Z軸力傳感器相連，另一端與圓盤支撐架轉動連接，使得圓盤支撐架以豎直支撐架為旋轉直徑于坐標軸Z軸上轉動，圓盤支撐架與三角架于水平方向滑動連接，且水平轉動連接處和豎直轉動連接處均設有預緊扭簧用于施加預緊力矩，保證機構處于平衡位置時，待裝配的轉子的安裝軸與X軸平行；三角架與轉子夾具相連。
[0008]所述的圓盤支撐架與三角架于水平方向滑動連接由滑塊和滑軌配合實現。
[0009]所述的三垂直坐標軸移動平臺包括:由下而上依次設置的X軸移動基座、Y軸移動基座、Z軸移動基座和運動平臺，其中:運動平臺與Z軸移動基座滑動連接，Z軸移動基座與Y軸移動基座滑動連接，Y軸移動基座與X軸移動基座滑動連接，運動平臺與三自由度被動運動機構相連。
[0010]所述的X軸移動基座和Y軸移動基座的滑動連接由移動驅動組件實現，該移動驅動組件包括:設置于X軸移動基座上的兩組平行的導軌組以及設置于導軌組上的滾珠絲杠，導軌組和滾珠絲杠的運動部分與Y軸移動基座相連，固定部分與X軸移動基座相連。
[0011]所述的轉子夾具包括:整體三爪卡盤式夾具，該整體三爪卡盤式夾具與三自由度被動運動機構轉動連接，轉子裝夾于整體三爪卡盤式夾具上，使得轉子安裝軸沿著空間X軸的負向。
[0012]所述的轉子支撐固定工裝包括:支撐架，該支撐架固定于X軸移動基座上用來支撐固定已堆疊裝配完成轉子。
技術效果
[0013]與現有技術相比，本發明將快速精確移動技術和機構被動運動結合起來，通過兩者的統一協調運動，使得轉子安裝軸能夠快速、準確安裝進安裝孔中，不僅提高了裝配的效率，使轉子受到的外力更小，減小了變形，提高了裝配精度，延長了使用壽命，同時，設備的控制系統簡單，控制難度較低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明立體示意圖；
[0015]圖2為本發明正視圖；
[0016]圖3為本發明左視圖；
[0017]圖4為本發明俯視圖；
[0018]圖5為本發明三自由度被動運動機構示意圖；
[0019]圖6為本發明驅動組件示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。 實施例1
[0021]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例包括:三垂直坐標軸移動平臺a、三自由度被動運動機構b、轉子夾具c及轉子支撐固定工裝d，其中:三自由度被動運動機構b固定設置于三垂直坐標軸移動平臺a上；轉子夾具c固定設置于三自由度被動運動機構b的空間Y軸轉動副上；待堆疊裝配完成的轉子12固定于轉子支撐固定工裝d上。
[0022]在本實施例中，所述的三垂直坐標軸移動平臺a包括:X軸移動基座1、Y軸移動基座2、Ζ軸移動基座3、運動平臺4。其中:運動平臺4與Z軸移動基座3滑動連接，Z軸移動基座3與Y軸移動基座2滑動連接，Y軸移動基座2與X軸移動基座I滑動連接。
[0023]如圖1、圖2和圖5所示，三自由度被動運動機構b包括:豎直支撐架8、圓盤支撐架9、三角架10、滑軌15、滑塊17、連接件16、橫向轉動軸28和豎向轉動軸29，其中:豎直支撐架8的一端設置于三垂直坐標軸移動平臺a的運動平臺4上且與Z軸力傳感器30相連，Z軸力傳感器30用于感知Z軸方向的受力分量，另一端與圓盤支撐架9轉動連接，使得圓盤支撐架9以豎直支撐架8為旋轉直徑于坐標軸Z軸上轉動，滑塊1