一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及飞机蒙皮去余量铣切技术领域，具体涉及一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装及其使用方法。
【背景技术】
[0002]传统飞机蒙皮去余量方法是，将蒙皮毛坯固定在专用切边模上，工人手工操作切割设备根据样板进行切边，工作劳动量大，切边精度低。因此采用基于吸盘式柔性工装(柔性工装)的蒙皮无余量数控铣切工艺铣切蒙皮毛坯，能显著提高铣切质量和效率，减少工装数量，是实现蒙皮无余量铣切的主要方法。
[0003]但是现有蒙皮无余量数控铣切工艺所使用的吸盘式柔性工装大都为最典型柔性工装结构-卧式三轴，如图17所示。其存在如下不足:
[0004]1.柔性工装研制费用高。现有柔性工装吸盘的定位精度是由支撑杆的X轴、Y轴、Z轴的定位精度合成。为保证吸盘的定位精度，必须保证支撑杆X轴、Y轴、Z轴的定位精度足够高，因此现有技术方案均采用伺服传统系统保证各轴定位精度。这要求支撑杆每个定位轴至少有一套电源模块、伺服驱动器、伺服电机、编码器、减速机、滚珠丝杠或齿轮/齿条、导轨和接近开关等组成的伺服传动系统。按如图17所示的典型铣切柔性工装计算需要80套伺服传动系统，每套系统至少需要1.5万元，整套系统需要120万，造成现有柔性工装制研制费用非常高。
[0005]2.柔性工装扩展应用困难。已有五轴数控机床很难应用现有柔性工装扩展其蒙皮铣边加工能力，主要原因是现有铣边柔性工装轮廓尺寸大，尤其是高度方向，无法安装到机床的工作台上。现有铣边柔性工装吸盘数量增减扩展困难。若要在现有铣边柔性工装上增加吸盘数量，需增加支撑杆或排架的数量，需在拖链中铺放新的电源电缆、总线电缆、反馈电缆等；设置伺服传动系统驱动参数；重新编写上位机形面调形软件。这些工作的难度和工作量不亚于重新安装调试一套设备，所以扩展吸盘数量实际上是不可行的。
[0006]3.柔性工装对薄壁蒙皮的夹持刚度不足。军机使用的蒙皮大多为薄蒙皮，在使用现有柔性工装夹持薄蒙皮进行铣切加工时，出现剧烈振动，加工后的蒙皮超差，经分析有如下三方面原因造成振动:1)吸盘间距大造成的夹持刚度不足，铣边柔性工装夹持工作原理是将蒙皮理论形面离散为一定数量点阵，点阵的每一个点作为夹持点(吸附点)。现有柔性工装支撑杆采用的伺服传动系统需要较大体积，而且还要保证夹持刚度，造成每个支撑杆外形尺寸较大，进而造成点阵的间距大(约300mm?400mm)。这样大的离散间距很难保证夹持后对薄蒙皮的支撑刚度。2)吸盘可随动摆动造成的夹持刚度不足，现有柔性工装的吸盘可以随动摆动，这会造成吸盘夹持薄蒙皮时对绕其球心的三个转动自由度约束不够，影响夹持刚度。3)无边缘夹持装置造成的夹持刚度不足，现有柔性工装夹持蒙皮时对蒙皮边缘线外是不夹持的，造成边缘线外的蒙皮处于悬臂状态，故受切削力时产生较大振动。
[0007]4.蒙皮实际装夹状态与编制数控程序用的装配数模状态不一致。I)在实际装夹状态和装配数模中，蒙皮与柔性工装原点坐标系的相对位置不一致。柔性工装装配孔定位器依靠工人手动完成X轴、Y轴、Z轴、A角、C角的定位锁紧，各轴定位精度偏差较大，造成实际装夹完的蒙皮和工装原点相对位置与装配数模中的相对位置不一致，而数控加工程序依据三维装配数模编制，这将造成加工出的蒙皮与数模相比会出现整体偏差。2)在实际装夹和装配数模中蒙皮的形面不一致，一方面由于吸盘间距大，以吸盘夹持点作为离散点拟合出的曲面很难与理论形面一致，边缘相差更大；另一方面柔性工装的吸盘是可以随动摆动的，且吸盘的夹持(吸附)是弹性的，这会造成实际的吸盘夹持点与形面离散点不一致，吸附后的形面与理论形面不一致。由于上述四方面的不足，导致该柔性工装的在实际生产中无法广泛使用。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明创造提供一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装及其使用方法，其具有结构简单，成本低，模块化结构可扩展，对薄壁蒙皮的夹持刚度高，便于推广应用等优势。
[0009]本发明创造采用的技术方案为:
[0010]一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，具有工装框架，工装框架上设有数个双杆支撑单元、数个四杆支撑单元和数个基准支撑单元；所述双杆支撑单元和四杆支撑单元上装有球头锁紧机构，球头锁紧机构上装有吸盘或边夹持器；所述基准支撑单元上设有机加零点适配器和装配孔适配器；所述工装框架具有底座，底座上设有连接支架，连接支架上设有随形支撑板，所述随形支撑板和连接支架通过紧固组件和定位销紧固在底座上；所述随性支撑板上设有数个安装孔，安装孔内装有涨紧套，连接杆穿入同轴的安装孔内并通过涨紧套锁紧，使连接杆与随形支撑板紧固在一起；所述连接杆上装有双杆支撑单元、四杆支撑单元或基准支撑单元。
[0011]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述双杆支撑单元具有上单元体1、下单元体I和两个支撑杆I，所述上单元体I和下单元体I通过紧固组件I紧固在一起构成单元体I，单元体I的两端分别设有与连接杆配合的装配孔I ;所述上单元体I的中部设有两个丝母安装孔I，所述下单元体I的中部设有两个通孔I，两个通孔I分别与两个丝母安装孔I相对应，所述丝母安装孔I内设有丝母I并通过丝母紧固件I紧固在上单元体I上；与丝母安装孔I对应的通孔I内设有涨紧套I并通过锁紧螺母I压紧，所述支撑杆I的一端通过依次旋入对应的丝母1、涨紧套I和锁紧螺母I安装在单元体I上，支撑杆I的一端螺接球头锁紧机构。
[0012]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述四杆支撑单元具有上单元体I1、下单元体II和四个支撑杆II，所述上单元体II和下单元体II通过紧固组件II )紧固在一起构成单元体II，单元体II的两端分别设有与连接杆配合的装配孔II ;所述上单元体II的中部设有四个丝母安装孔II，所述下单元体II的中部设有四个通孔II，四个通孔II分别与四个丝母安装孔II相对应，所述丝母安装孔II内设有丝母II并通过丝母紧固件II紧固在上单元体II上；与丝母安装孔II对应的通孔II内设有涨紧套II并通过锁紧螺母II压紧，所述支撑杆II的一端通过依次旋入对应的丝母I1、涨紧套II和锁紧螺母II安装在单元体II上，支撑杆II的一端螺接球头锁紧机构。
[0013]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述基准支撑单元具有上单元体III和下单元体III，所述上单元体III和下单元体III通过紧固组件III紧固在一起构成单元体III，单元体III的两端分别设有与连接杆配合的装配孔III;所述上单元体III的中部设有一丝母安装孔III，所述下单元体III的中部设有一通孔III，所述通孔III与丝母安装孔III相对应，所述丝母安装孔III内设有丝母III，丝杠的一端依次穿过丝母III和通孔III安装在单元体III上，丝杠(12.1)的另一端通过滑动轴承和螺母压紧在平板上；所述平板上装有机加零点适配器和装配孔适配器。
[0014]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述装配孔适配器通过球头锁紧机构安装在压板上。
[0015]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述单元体III上位于丝母安装孔III的周边均布设有四个轴承安装孔，所述下单元体III上位于所述通孔III的周边均布设有四个通孔IV，所述四个通孔IV分别与四个轴承安装孔相对应；所述轴承安装孔内设有直线轴承，与轴承安装孔对应的通孔IV内设有涨紧套III，并通过锁紧螺母III压紧，光杆的一端通过依次旋入直线轴承、涨紧套III和锁紧螺母III安装在单元体III上，所述平板上设有与轴承安装孔对应的光孔，光杆的另一端通过作用于对应光孔与平板连接。
[0016]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所述球头锁紧机构具有机构上盖和机构下盖，所述机构上盖的中部具有一锥面通孔，所述机构下盖的中部具有一锥面凹槽，所述机构上盖和机构下盖通过螺钉和弹性垫圈连接扣合在一起，所述机构上盖的锥面通孔和机构下盖的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头位于锥面型腔内，机构下盖的下端设有螺纹孔，所述球头锁紧机构通过螺纹孔与双杆支撑单元或四杆支撑单元螺接进行安装。
[0017]所述的一种飞机蒙皮无余量铣切柔性工装，所