专利名称：能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种在夹层板上制孔的装置及方法，尤其是一种能减少毛刺进入夹层之间的制孔装置及方法，具体地说是一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置及方法。
背景技术：
目前，国内飞机主机厂，仍然主要采用人工方法进行钻孔和连接。特别是对于疲劳寿命要求较高的商用客机，主要的工艺方法是首先制导孔，扩孔，拆开去毛刺，贴合面涂胶，安装穿心夹临时紧固，胶固化，扩至终孔，安装紧固件。工艺过程非常复杂，效率低，特别是由于胶固化的过程占用了设备和工装，严重影响了效率。
当前新的工艺是采用自动化制孔工艺。典型的工艺方法是首先制临时紧固件导孔(数量少)，拆开去毛刺，贴合面涂胶，安装临时紧固件，自动制孔和连接，加外胶固化。这种自动化的装配工艺，手工制孔的工作量小，对设备和工装的占用时间少，较好的解决了效率问题。但是设备投入大，对产品精度要求高，目前国内只有个别产品和站位在采用这种工艺。
无论是传统手工制孔的工艺，还是现代自动化制孔工艺，由于很难实现一次制完所有的孔(由于工艺接头等临时定位件的采用)，都会留下一定数量的孔需要最终补钻，此时由于其它孔已完成钻孔或已进行了连接，因此这些需要补钻的孔完成钻孔后不能进行手工拆开去毛刺的工艺过程。这些需要补钻的位置分布比较散，有的甚至在结构不开敞的位置，造成用自动化设备性价比很低，甚至难以应用。
为此，急需采用一种控制毛刺的装置及方法，尽量减少对工艺装备的影响，并且以较低的成本和便携式的工具实现，以较好的解决当前的工艺问题。发明内容
本发明的目的是针对现有的夹层钻孔时为防止毛刺进入夹层而采用的制孔工艺复杂，效果差的问题，发明一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置及方法。
本发明的技术方案之一是一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置，其特征是它包括 一个主框架板1 ；至少两个真空吸盘3，所述的真空吸盘3平衡地固定布置在所述的主框架板1上，以便通过真空吸盘3的吸力使主框架板1固定在飞机被加工表面上；至少三个定位轴6，所述定位轴6的下端用于与飞机被加工表面相抵，其上端固定在主框架板1上，定位轴6形成的图形的形心轴与被加工区域内飞机产品表面法线重合；至少两个驱动气缸8，所述的驱动气缸8安装在主框架板1上，驱动气缸8的输出轴与压力脚框架10相连，压力脚11安装在压力脚框架10上；一钻铆套12，该钻铆套12安装在压力脚11的中心孔内，钻铆套12的刀具中心与压力脚11的中心相重合。
所述的真空吸盘3通过吸盘连接轴4与球面关节轴承2相连，其连接后的整体结构通过辅助安装架5安装在主框架板1上；真空吸盘3的吸盘腿上安装有限位橡胶圈7，以保证球面关节轴承2在空间范围内小角度转动时限制吸盘腿在非工作状态时的随意摆动。
所述的三个定位轴以等边三角形的形式安装在主框架板1上。
所述的定位轴6与飞机表面接触的一端呈弧形端面结构，该弧形端面上包有能产生弹性变形的橡胶，以防止对飞机表面产生过大的压力变形。
所述的压力脚11与飞机表面相接触的一面上包有能产生弹性变形的橡胶，以避免压力脚与飞机表面形成硬接触。
所述的驱动气缸8安装在气缸辅助安装板9，气缸辅助安装板9安装在主框架板1 上。
本发明的技术方案之二是一种基于所述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置的减小飞机装配制孔时夹层毛刺的方法，其特征是它包括以下步骤步骤1 将前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置放置于产品表面位置； 步骤2 依次通过控制前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置中的真空吸盘将前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置固定在飞机表面，此时三个定位轴的弧形端面与飞机产品表面接触，定位轴的弧形端面包有橡胶，允许有一定量的弹性，因此对飞机产品的表面不会产生过大压力造成变形；此时三个定位轴形成的三角形的形心轴与该工作区域内飞机产品表面法线重合，即压力脚完成了法线找正；步骤3 控制前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置中的驱动气缸的压力开关，使驱动气缸驱动压力脚将飞机表面压紧，压力脚端面包有橡胶，允许有一定量的弹性， 避免压力脚与飞机产品表面形成硬接触；压力通过相应的减压阀控制；压紧力的大小通过数值模拟的方法或者实验的方法进行确定；步骤4 使用气钻或电钻沿钻铆套进行钻孔，通过钻铆套确保钻头法线找正，若使用自动进给钻进行钻孔，钻铆套可固定自动进给钻； 步骤5:去除相应的制孔设备；步骤6 关闭前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置中的真空吸盘的吸紧开关，将前述的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置从加工表面取下； 重复步骤1-6进行下一个位置的制孔，直至所有孔均加工完成。
本发明的有益效果本发明的装置结构合理，可通过更改吸盘数量、压力脚结构、钻铆套等方式形成适应多种不同工况下的变形结构，还可以实现高锁螺栓的插入功能。
本发明可采用便携真空吸附式压紧设备，较好地控制夹层毛刺大小，达到工艺要求。
本发明既可用于传统手工制孔工艺，也可用于自动化制孔生产线需要补钻的位置。
本发明通过使钻孔区域发生可恢复的弹性变形，夹层之间不会产生间隙，从而使钻孔时产生的毛刺无法进入夹层中，无需进行繁琐的毛刺清理工作，减少了制孔工作量，有利于提高钻孔效率和质量。
图1是本发明图的整体结构的示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是图1的俯视图。
图4是本发明的限位橡胶圈与主框架板的配合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1-4所示。
一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置，它包括主框架板1、球面关节轴承 2、真空吸盘3、吸盘连接轴4、辅助安装架5、定位轴6、限位橡胶圈7、气缸8、气缸辅助安装板9、压力脚框架10、压力脚11和钻铆套12，如图1所示，所述的真空吸盘3 (数量至少为两个)平衡地固定布置在所述的主框架板1上，以便通过真空吸盘3的吸力使主框架板1固定在飞机被加工表面上，真空吸盘3可通过气管与真空发生设备相连以便使吸盘脚产生所需的吸力，调节真空发生设备的真空度可实现吸力大小的调节；真空吸盘3可通过吸盘连接轴4与球面关节轴承2相连，其连接后的整体结构通过辅助安装架5安装在主框架板1 上；真空吸盘3的吸盘腿上安装有限位橡胶圈7 (如图4)，以保证球面关节轴承2在空间范围内小角度转动时限制吸盘腿在非工作状态时的随意摆动；所述定位轴6 (数量至少为三个，下面以三个定位轴成等腰三角形布置为例进行说明)的下端用于与飞机被加工表面相抵，其上端固定在主框架板1上，定位轴6形成的图形的形心轴与被加工区域内飞机产品表面法线重合；所述的驱动气缸8 (数量至少为两个)可直接安装在主框架板1上，也可通过气缸安装辅助板9安装在主框架板1上(图3)，驱动气缸8的输出轴与压力脚框架10相连， 压力脚11安装在压力脚框架10上；钻铆套12安装在压力脚11上的中心孔中，钻铆套12 的刀具中心与压力脚11的中心相重合，如图2所示。具体实施时所述的定位轴6与飞机表面接触的一端最好呈弧形端面结构，该弧形端面上包有能产生弹性变形的橡胶，以防止对飞机表面产生过大的压力变形。所述的压力脚11与飞机表面相接触的一面上最好包有能产生弹性变形的橡胶，以避免压力脚与飞机表面形成硬接触。
如图1所示，真空吸盘3通过吸盘连接轴4与球面关节轴承2相连，其连接后的整体结构通过辅助安装架5安装在主框架板1上。球面关节轴承2在空间范围内可以有小角度的转动，因此应用限位橡胶圈7来限制吸盘腿在非工作状态时的随意摆动，限位橡胶圈7 与主框架板1以及吸盘腿的配合都为过盈配合，其本身有弹性。三个定位轴6以等边三角形的形式通过螺栓固定在主框架板1上，且等边三角形的形心与主框架板1中间大圆孔心Z 向同轴。气缸通过气缸辅助安装板9固定在主框架板1上，可以精确施加所需压紧力。压力脚框架10与气缸8伸出的导柱连接。压力脚11通过螺钉安装在压力脚框架10上，其中心孔的孔心与主框架板1中间大圆孔心Z向同轴。钻铆套12安装在压力脚11的中心孔内。
上述装置还可通过更改吸盘数量、压力脚结构、钻模套等方式可以形成适应多种不同工况下的变结构，还可以实现高锁螺栓的插入功能。6
实施例二。
一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的方法它包括以下步骤 步骤1 将实施例一的装置放置定位于产品表面位置；步骤2 依次通过控制吸盘吸紧将实施例一的装置固定在飞机产品表面，此时三个定位轴的弧形端面与飞机产品表面接触，定位轴的弧形端面包有橡胶，允许有一定量的弹性， 因此对飞机产品的表面不会产生过大压力造成变形。此时三个定位轴形成的三角形的形心轴与该工作区域内飞机产品表面法线重合，即压力脚完成了法线找正。
步骤3 控制气缸压力开关，使气缸驱动压力脚将产品表面压紧，压力脚端面包有橡胶，允许有一定量的弹性，避免压力脚与飞机产品表面形成硬接触。压力通过相应的减压阀控制。压紧力的大小可通过常规的数值模拟的方法或者实验的方法进行确定，故本发明不再详述。
步骤4 使用气钻或电钻等沿钻模板孔位进行钻孔。如果是自动进给钻，可在钻模板相应的位置先固定之后，应用自动进给钻制孔。
步骤5 去除相应的制孔设备。
步骤6 关闭吸盘吸紧开关，将压紧设备取下。
重复步骤1进行下一个位置的制孔，直到所有需要钻铆的孔加工完成。
详述如下在钻孔前，应首先固定本发明的能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的便携式真空吸附式压紧装置，使其吸盘吸附于产品表面，然后，通过气缸驱动压力脚压紧以合适的压紧力压紧产品，达到消除夹层间隙的目的，最后通过气钻、电钻、或自动进给钻，沿压力脚上的钻铆套 (钻模板)进行钻孔。由于压紧力大小可以抵消零件本身容差和钻削力引起的间隙，所以夹层毛刺将控制在工艺允许的范围内，并且切屑也无法进入夹层，可以达到不拆开去毛刺也能达到疲劳寿命的要求。
如果使用本发明工具钻大多数孔，可以采用与自动化制孔类似的工艺，典型工艺过程是首先制少量临时紧固件导孔，拆开去毛刺，夹层贴合面涂胶，安装临时紧固件，应用本发明能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的便携真空吸附式压紧装置进行制孔和连接，加外胶固化。
需要注意的是，由于工艺的不同，手工制孔工艺改为本发明工艺时，贴合面所采用的胶需要更换为适应本发明施工期的胶，这点和自动化制孔工艺一样。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置，其特征是它包括一个主框架板(1);至少两个真空吸盘(3)，所述的真空吸盘(3)平衡地固定布置在所述的主框架板(1) 上，以便通过真空吸盘(3)的吸力使主框架板(1)固定在飞机被加工表面上；至少三个定位轴(6)，所述定位轴(6)的下端用于与飞机被加工表面相抵，其上端固定在主框架板(1)上，定位轴(6)形成的图形的形心轴与被加工区域内飞机产品表面法线重合；至少两个驱动气缸(8)，所述的驱动气缸(8)安装在主框架板(1)上，驱动气缸(8)的输出轴与压力脚框架(10)相连，压力脚(11)安装在压力脚框架(10)上；一钻铆套(12)，该钻铆套(12)安装在压力脚(11)的中心孔内，钻铆套(12)的刀具中心与压力脚(11)的中心相重合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的真空吸盘(3)通过吸盘连接轴(4)与球面关节轴承(2 )相连，其连接后的整体结构通过辅助安装架(5 )安装在主框架板(1)上； 真空吸盘(3)的吸盘腿上安装有限位橡胶圈(7)，以保证球面关节轴承(2)在空间范围内小角度转动时限制吸盘腿在非工作状态时的随意摆动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的三个定位轴以等边三角形的形式安装在主框架板(1)上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的定位轴(6)与飞机表面接触的一端呈弧形端面结构，该弧形端面上包有能产生弹性变形的橡胶，以防止对飞机表面产生过大的压力变形。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的压力脚(11)与飞机表面相接触的一面上包有能产生弹性变形的橡胶，以避免压力脚与飞机表面形成硬接触。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的驱动气缸(8)安装在气缸辅助安装板 (9)，气缸辅助安装板(9)安装在主框架板(1)上。
7.一种基于权利要求1所述装置的减小飞机装配制孔时夹层毛刺的方法，其特征是它包括以下步骤步骤1 将权利要求1所述的装置放置于产品表面位置；步骤2 依次通过控制真空吸盘将权利要求1所述的装置固定在飞机表面，此时三个定位轴的弧形端面与飞机产品表面接触，定位轴的弧形端面包有橡胶，允许有一定量的弹性， 因此对飞机产品的表面不会产生过大压力造成变形；此时三个定位轴形成的三角形的形心轴与该工作区域内飞机产品表面法线重合，即压力脚完成了法线找正；步骤3 控制权利要求1所述装置中的驱动气缸的压力开关，使驱动气缸驱动压力脚将飞机表面压紧，压力脚端面包有橡胶，允许有一定量的弹性，避免压力脚与飞机产品表面形成硬接触；压力通过相应的减压阀控制；压紧力的大小通过数值模拟的方法或者实验的方法进行确定；步骤4 使用气钻或电钻沿钻铆套进行钻孔，通过钻铆套确保钻头法线找正，若使用自动进给钻进行钻孔，钻铆套可固定自动进给钻；步骤5:去除相应的制孔设备；步骤6 关闭权利要求1所述装置中的真空吸盘的吸紧开关，将权利要求1所述的装置从加工表面取下；重复步骤1-6进行下一个位置的制孔，直至所有孔均加工完成。
全文摘要
一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置和方法，其特征是所述的装置包括主框架板(1)；至少两个真空吸盘(3)；所述的真空吸盘(3)平衡地固定布置在所述的主框架板(1)上；至少三个定位轴(6)；至少两个驱动气缸(8)，所述的驱动气缸(8)通过气缸安装辅助板(9)安装在主框架板1上，驱动气缸(8)的输出轴与压力脚框架(10)相连，压力脚(11)安装在压力脚框架(10)上；钻铆套(12)安装在压力脚(11)的中心孔内，钻铆套(12)的刀具中心与压力脚(11)的中心相重合。本发明结构简单，制造方便，能大幅度减少夹层毛刺量使之满足工艺要求。
文档编号B23B45/14GK102513580SQ20121000252
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者曾长, 王珉, 王谢苗, 郝小忠, 陈文亮, 鲍益东 申请人:南京航空航天大学