一种飞机机翼喷丸壁板蒙皮柔性检验夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及飞机检验夹具设计制造领域，特别是一种飞机机翼喷丸壁板蒙皮的柔性检验夹具。
【背景技术】
[0002]由于喷丸成型对板状零件具有结构强化作用，目前，国内飞机机翼壁板蒙皮大量采用喷丸成型。但是喷丸技术对外形控制不是很好，有局部超过0.5_的变形，需要对壁板进行再校形，所以需要专用夹具来检验其生产的喷丸壁板蒙皮是否合格，目前，对喷丸壁板蒙皮的检验主要靠构架样板检验夹具。
[0003]国内航空工装制造厂设计制造的机翼机翼喷丸壁板板蒙皮构架样板检验夹具均为单机型单一产品对应单机型单一工装，工装设计、制造周期均较长。当面临多种机型多种产品时，最终结果往往厂房里面堆满了结构类似的大量构架样板检验夹具。特别是新机研制时设计周期要求紧，任务量大，传统检验工装的局限性在很大程度上制约了飞机工装的研制进程。
[0004]按照传统工装设计制造理念，一种机型机翼机翼喷丸壁板蒙皮检验夹具需要共4?6台，尺寸占地面积从10m?20mX2m不等。这些检验夹具结构类似，占地面积大，数量较多，但是由于传统工装的特点，无法并用，需要耗费大量的设计制造时间和成本。而且还要占用大量的厂房空间资源。现有的传统长桁检验工装，设计复杂，数量较多，制造成本较高，使用率相对不高，使用繁琐易出错。
[0005]传统方法在机翼壁板蒙皮检验时，允许施加一定矫形外力强制蒙皮变形以达到外形要求，施加的矫形外力一般为固定重量的沙袋，重量及变形度控制量准确度低，且对于较大的壁板，可能整个上表面都是沙袋，工作量大，操作麻烦。另外，壁板蒙皮的边缘控制也是难题，不同的壁板均需要相应的专用工装，装卸定位均较为复杂。
[0006]在国际上，柔性制造技术一直都是较为先进的领域，外形的柔性定位研究较多，也有一些专用的检验平台，但是飞机壁板蒙皮的柔性检验研究较少，实际应用几乎没有。根据专利和非专利文献检索结果，在国内相关技术研究很少，目前没有具有实用性及生产价值意义的研究。为减少空间占用效率、降低成本、提高生产工作效率，必须研制一种满足所有机翼壁板蒙皮类产品检验的柔性检验夹具。
【发明内容】
[0007]本申请的目的是为飞机机翼喷丸壁板蒙皮的检验提供一种柔性检验夹具，该夹具可以对各类飞机机翼蒙皮进行自动柔性检验，夹具具有自动检验、自动施加矫形外力、能自动定位边缘、无辅助工装、操作简便的优点。
[0008]为达到以上目的，本申请采取如下技术方案予以实现:
[0009]—种飞机机翼喷丸壁板蒙皮柔性检验夹具，包括基体、多组支撑检验单元、两组边界单元、控制系统和激光系统；基体包含主体骨架、X向导轨、X向齿条和X向多头光栅尺，主体骨架为平行地面的υ型槽体结构，两组互相平行的X向导轨(2条)、X向齿条(2条)及X向多头光栅尺(1条)分别铺设在主体骨架U型槽底和槽口上表面；支撑检验单元包括支撑骨架、多组支撑检验组件、2组Y向边界支撑组件、X向伺服减速齿轮、Y向导轨、Y向齿条、转向机构、Y向多头光栅尺、分控箱；边界单元包括支撑骨架、多组X向边界支撑组件、2组Y向边界支撑组件、X向伺服减速齿轮、Y向导轨、Y向齿条、转向机构、Y向多头光栅尺、分控箱。
[0010]支撑骨架包含骨架、交叉滚柱轴环连接端头、导轨安装面、光栅尺安装槽、通过槽、齿条安装面。骨架整体为“ ΓΠ ”或“π”结构，两端头下表面即为转向机构连接端头，上表面为导轨安装面，侧面为光栅尺安装槽，中间设置支撑检验组件和边界支撑组件的通过槽，通过槽一侧设置齿条安装面，导轨安装面、光栅尺安装槽、通过槽、齿条安装面相互平行。
[0011]转向机构由连接板、底板、转向导轨、中间板、交叉滚柱轴环等组成。连接板、底板通过导轨副与X向导轨滑动配合连接；底板上设置平行于γ向的转向导轨，转向导轨上的导轨副滑动配合连接中间板，连接板、中间板上侧与交叉滚柱轴环外环螺接固定，交叉滚柱轴环内环与支撑骨架的交叉滚柱轴环连接端头下侧螺接固定。
[0012]支撑检验组件由安装板、Υ向伺服减速齿轮、主动伺服电动缸、支撑球头、被动安装板、被动伺服电动缸、真空吸盘、转接件、拉压力传感器、长度计(或激光测距传感器)等组成。安装板通过导轨副与支撑检验单元、边界单元上的Υ向导轨沿滑动配合连接；Υ向伺服减速齿轮安装在安装板的支臂上；主动伺服电动缸安装在安装板上；支撑球头通过螺纹定位销结构安装在主动伺服电动缸伸出杆的末端；被动安装板上端通过支撑球头压紧在主动伺服电动缸伸出杆上端头，下部与其伸出杆轴孔配合连接；被动伺服电动缸平行于主动伺服电动缸螺接在被动安装板上，伸出杆末端螺接拉压力传感器下端；转接件下端与拉压力传感器上端通过螺柱连接，上端通过平板上的孔位与真空吸盘螺接；长度计(或激光测距传感器)与被动伺服电动缸平行安装在转接件上。每个检验支撑组件均连接一个Υ向多头光栅尺的测量头，通过各个组件上Υ向伺服减速齿轮与支撑检验单元、边界单元上的Υ向齿条啮合形成齿轮齿条运动机构。
[0013]X向边界支撑组件是在支撑检验组件的被动安装板上与支撑骨架长度方向平行的侧面增加了边缘限位件；Υ向边界支撑组件是在支撑检验组件的被动安装板上与支撑骨架长度方向垂直的侧面增加了边缘限位件；边缘限位件由F体、拉压传感器、半圆弧面限位件。
[0014]多组支撑检验单元、边界单元通过转向机构上的连接板、底板同基体1上的X向导轨连接后在基体的U型槽口上表面沿X向运动，单组或多组支撑检验单元通过转向机构上的连接板、底板同基体上的X向导轨连接后在基体的U型槽底上表面沿X向运动；通过两组X向伺服减速齿轮的速度差驱动支撑检验单元、边界单元绕转向机构上的交叉滚柱轴环中心偏转；支撑检验单元里的Υ向伺服减速齿轮带动支撑检验组件沿Υ向运动，边缘单元里的Υ向伺服减速齿轮带动边界单元沿Υ向运动；支撑检验组件、X向边界支撑组件、Υ向边界支撑组件上的主动伺服电动缸带动支撑球头沿Ζ向运动到达指定位置对飞机机翼喷丸壁板蒙皮形成支撑，并根据支撑点阵位置坐标模拟形成初定位曲面外形；支撑检验组件、X向边界支撑组件、Υ向边界支撑组件上的被动伺服电动缸带动真空吸盘沿Ζ向运动到达飞机机翼喷丸壁板蒙皮表面以施加对壁板蒙皮外形可控制的压力；γ向伺服减速齿轮32带动X向边界支撑组件、Y向边界支撑组件到达飞机机翼喷丸壁板蒙皮边界位置并通过边缘限位件上的拉压传感器感知壁板蒙皮边界压力，并通过边界压力大小自动修正X向边界支撑组件、Y向边界支撑组件在壁板蒙皮边界的实际位置模拟形成初定位蒙皮边缘；通过支撑检验组件、X向边界支撑组件、Y向边界支撑组件上的长度计(或激光测距传感器)测量飞机机翼喷丸壁板蒙皮外形，将测量值与理论值比对，以达到飞机机翼喷丸壁板蒙皮外形及边界状态是否合格的目的。
[0015]控制系统由配电箱、含集成管理及服务器的控制机房、布线拖链及管网等构成，控制系统发出位置指令控制支撑检验单元、边界单元分别沿X、γ、ζ运动使其达到预定的被检验飞机机翼喷丸壁板蒙皮理论位置。
[0016]激光系统包含激光跟踪仪、靶标点、靶标点安装架、激光跟踪仪安装架等组成。本申请的优点在于实现了不同飞机机型的机翼长桁自动柔性检验，实现了对机翼蒙皮的自动施加矫形外力、能自动定位边缘，夹具具有自动检验、、无辅助工装、操作简便的优点，对机翼类蒙皮或较小曲率光滑外形平板类结构产品的检验具有有普遍适用性。
[0017]以下结合附图