专利名称：一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统及布局方法
技术领域：
本发明属于飞机数字化装配技术领域，涉及一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统及布局方法。
背景技术：
飞机机身对合及交点孔加工是飞机制造环节中极其重要的一环。由于产品形状复杂、零件以及连接件数量多、协调部位复杂，其劳动量占飞机制造总劳动量的一半左右甚至更多，在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期，是飞机制造的关键和核心环节。近年来，我国航空制造企业引进了大量世界一流的数控机床，飞机零件数控加工能力得到了加强，飞机零件的加工质量和效率显著提高。但是飞机的部件与整机的对合装配及交点孔加工仍然沿用20世纪六七十年代原苏联的模拟量协调方法。传统的装配方法利用大量型架来对飞机零部件进行定位与固定，由于所采用的型架存在制造误差，且待装配的飞机部件也存在制造误差以及前期的定位与变形误差，导致飞机部件上装配好的接头与型架上相对应的定位接头不能准确的匹配，对接装配的协调性较差。在这种情况下，传统的装配方法难以采取有效的调整措施，往往需要采用强迫定位的方法。而强迫定位会使装配过程产生装配应力和变形，当装配完成，飞机部件与型架分离后，飞机部件可能会产生变形回弹，进而影响了飞机的外形准确度。而且传统装配方法中，部件的调姿与对接以及钻铆等工作全部由人工操作来完成，自动化程度低，装配质量不稳定
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统及布局方法。一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统，包括机身调姿对合区和机身加工区，具体包括基础平台、25米移动平台、辅助平台、机器人移动平台、加工中心移动平台、前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台、一台立式加工中心、两台卧式加工中心和两台工业机器人；基础平台左右两侧对称布置有辅助平台；
机身调姿对合区包括基础平台、25米移动平台、前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台；25米移动平台安装在基础平台上，与基础平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台沿飞机航向依次安装在25米移动平台上，且与25米移动平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台上均固定布置有四个数控定位器和一个辅助托架；
机身加工区包括两个辅助平台、机器人移动平台、卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台；两个辅助平台上均安装布置有机器人移动平台和卧式加工中心移动平台，其中一个辅助平台上同时安装有立式加工中心移动平台；机器人移动平台上固定安装有一台工业机器人，工业机器人与机器人移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动；机器人移动平台、卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台与辅助平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动；
所述的卧式加工中心移动平台上安装有卧式加工中心，立式加工中心移动平台安装有立式加工中心；且卧式加工中心与卧式加工中心移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动；同理立式加工中心与立式加工中心移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动。一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统布局方法，具体包括如下步骤:
步骤1.各机身段定位
各数控定位器自检及复位，前、中、后机身段依次吊装入位，前机身调资平台上的三个数控定位器完成对前机身的支撑和定位，其中数控定位器(FP2)和数控定位器(FPl)选择其一用于机身支撑定位；中机身调资平台上的四个数控定位器完成对中机身的支撑和定位；后机身调资平台上的四个数控定位器完成对后机身的支撑和定位；同时将辅助托架升起与机身下表面贴合，完成对机身的辅助支撑。步骤2.机身三段对合
中机身调资平台保持不动，控制前机身调姿平台沿逆航向移动至目标位置，完成前机身和中机身的对合；控制后机身调姿平台沿航向移动至目标位置，完成后机身与中机身对合；对合结束后，通过个数控定位器的协同工作，完成整体机身调姿定位。步骤3.机身交点孔面加工
整体机身随25米移动平台逆航向移动至机身加工区，通过控制卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台，保证卧式加工中心和立式加工中心在航向和翼展方向移动到目标位置，采用立式加工中心完成机身顶部的机身与垂尾交点孔面加工，采用卧式加工中心完成机身两侧的翼身交点孔面加工。步骤4.系统件安装
通过控制机器人移动平台保证工业机器人在航向和翼展方向移动到目标位置，通过工业机器人实现对系统件的定位，完成飞机系统件安装的任务。本发明的优点是:
I)柔性化程度高，相比于传统方法不同机型需要采用不同工装的不足，本系统能够完成多种机型的机身调姿对合与加工；2)同时实现了机身调姿对合与加工，布局紧凑且装配效率高，较大程度降低了飞机的装配成本；3)各移动平台、数控定位器、加工中心、机器人均实现数字化控制，自动化程度高，调姿对合与加工的精度大幅提高。
图1为本发明系统布局示意图，
图2为本发明系统布局侧视图。图中:基础平台1、25米移动平台2、辅助平台3、机器人移动平台4、卧式加工中心移动平台5-1、立式加工中心移动平台5-2、前机身调姿平台6、中机身调姿平台7、后机身调姿平台8、立式加工中心9、卧式加工中心10、工业机器人11、数控定位器12、辅助托架13、数控定位器(FPl) 14、数控定位器(FP2) 15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统，包括机身调姿对合区和机身加工区，具体包括基础平台1、25米移动平台2、辅助平台3、机器人移动平台4、加工中心移动平台5、前机身调姿平台6、中机身调姿平台7、后机身调姿平台8、一台立式加工中心9、两台卧式加工中心10和两台工业机器人11 ;基础平台I左右两侧对称布置有辅助平台3;
机身调姿对合区包括基础平台1、25米移动平台2、前机身调姿平台6、中机身调姿平台
7、后机身调姿平台8 ；25米移动平台2安装在基础平台I上，与基础平台I滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台6、中机身调姿平台7、后机身调姿平台8沿飞机航向依次安装在25米移动平台2上，且与25米移动平台2滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台6、中机身调姿平台7、后机身调姿平台8上均固定布置有四个数控定位器12和一个辅助托架13 ；
机身加工区包括两个辅助平台3、机器人移动平台4、卧式加工中心移动平台5-1、立式加工中心移动平台5-2 ;两个辅助平台3上均安装布置有机器人移动平台4和卧式加工中心移动平台5-1，其中一个辅助平台3上同时安装有立式加工中心移动平台5-2 ;机器人移动平台4上固定安装有一台工业机器人11，工业机器人11与机器人移动平台4滑动配合，能够沿翼展方向滑动；机器人移动平台4、卧式加工中心移动平台5-1、立式加工中心移动平台5-2与辅助平台3滑动配合，能够沿飞机航向滑动；
所述的卧式加工中心移动平台5-1上安装有卧式加工中心10，立式加工中心移动平台5-2安装有立式加工中心9 ;且卧式加工中心10与卧式加工中心移动平台5-1滑动配合，能够沿翼展方向滑动；同理立式加工中心9与立式加工中心移动平台5-2滑动配合，能够沿翼展方向滑动。一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统布局方法，具体包括如下步骤:
步骤1.各机身段定位
各数控定位器12自检及复位，前、中、后机身段依次吊装入位，前机身调资平台6上的三个数控定位器12完成对前机身的支撑和定位,其中数控定位器(FP2) 15和数控定位器(FP1)14选择其一用于机身支撑定位；中机身调资平台7上的四个数控定位器12完成对中机身的支撑和定位；后机身调资平台8上的四个数控定位器12完成对后机身的支撑和定位；同时将辅助托架13升起与机身下表面贴合，完成对机身的辅助支撑。步骤2.机身三段对合
中机身调资平台7保持不动，控制前机身调姿平台6沿逆航向移动至目标位置，完成前机身和中机身的对合；控制后机身调姿平台8沿航向移动至目标位置，完成后机身与中机身对合；对合结束后，通过11个数控定位器12的协同工作，完成整体机身调姿定位。步骤3.机身交点孔面加工
整体机身随25米移动平台2逆航向移动至机身加工区，通过控制卧式加工中心移动平台5-1、立式加工中心移动平台5-2，保证卧式加工中心10和立式加工中心9在航向和翼展方向移动到目标位置，采用立式加工中心9完成机身顶部的机身与垂尾交点孔面加工，采用卧式加工中心10完成机身两侧的翼身交点孔面加工。步骤4.系统件安装 通过控制机器人移动平台4保证工业机器人11在航向和翼展方向移动到目标位置，通过工业机器人11实现对系统件的定位，完成飞机系统件安装的任务。
权利要求
1.一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统，包括机身调姿对合区和机身加工区，具体包括基础平台、25米移动平台、辅助平台、机器人移动平台、加工中心移动平台、前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台、一台立式加工中心、两台卧式加工中心和两台工业机器人；基础平台左右两侧对称布置有辅助平台；其特征在于: 机身调姿对合区包括基础平台、25米移动平台、前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台；25米移动平台安装在基础平台上，与基础平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台沿飞机航向依次安装在25米移动平台上，且与25米移动平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动；前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台上均固定布置有四个数控定位器和一个辅助托架； 机身加工区包括两个辅助平台、机器人移动平台、卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台；两个辅助平台上均安装布置有机器人移动平台和卧式加工中心移动平台，其中一个辅助平台上同时安装有立式加工中心移动平台；机器人移动平台上固定安装有一台工业机器人，工业机器人与机器人移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动；机器人移动平台、卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台与辅助平台滑动配合，能够沿飞机航向滑动； 所述的卧式加工中心移动平台上安装有卧式加工中心，立式加工中心移动平台安装有立式加工中心；且卧式加工中心与卧式加工中心移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动；同理立式加工中心与立式加工中心移动平台滑动配合，能够沿翼展方向滑动。
2.如权利要求1所述的一种飞机机身三段对合及交点孔加工系统布局方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤1.各机身段定位 各数控定位器自检及复位，前、中、后机身段依次吊装入位，前机身调资平台上的三个数控定位器完成对前机身的支撑和定位，其中数控定位器(FP2)和数控定位器(FPl)选择其一用于机身支撑定位；中机身调资平台上的四个数控定位器完成对中机身的支撑和定位；后机身调资平台上的四个数控定位器完成对后机身的支撑和定位；同时将辅助托架升起与机身下表面贴合，完成对机身的辅助支撑； 步骤2.机身三段对合 中机身调资平台保持不动，控制前机身调姿平台沿逆航向移动至目标位置，完成前机身和中机身的对合；控制后机身调姿平台沿航向移动至目标位置，完成后机身与中机身对合；对合结束后，通过个数控定位器的协同工作，完成整体机身调姿定位； 步骤3.机身交点孔面加工 整体机身随25米移动平台逆航向移动至机身加工区，通过控制卧式加工中心移动平台、立式加工中心移动平台，保证卧式加工中心和立式加工中心在航向和翼展方向移动到目标位置，采用立式加工中心完成机身顶部的机身与垂尾交点孔面加工，采用卧式加工中心完成机身两侧的翼身交点孔面加工； 步骤4.系统件安装 通过控制机器人移动平台保证工业机器人在航向和翼展方向移动到目标位置，通过工业机器人实现对系统件的定位，完成飞机系统件安装的任务。
全文摘要
本发明公开了一种飞机机身三段对合及交点孔加工的系统及布局方法。本发明包括机身调姿对合区和机身加工区，具体包括基础平台、25米移动平台、辅助平台、机器人移动平台、加工中心移动平台、前机身调姿平台、中机身调姿平台、后机身调姿平台、一台立式加工中心、两台卧式加工中心和两台工业机器人；基础平台左右两侧对称布置有辅助平台。本发明布局实现过程如下步骤1.各机身段定位；步骤2.机身三段对合；步骤3.机身交点孔面加工；步骤4.系统件安装。本发明柔性化程度高，布局紧凑且装配效率高，自动化程度高，调姿对合与加工的精度大幅提高。
文档编号B64F5/00GK103171772SQ201310077460
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者刘刚, 刘春 , 张恒, 王亚飞, 章明, 柯映林, 李松, 张雷 申请人:浙江大学