一种用于翼身对接螺旋铣孔的辅助定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种辅助定位装置，尤其涉及一种用于翼身对接螺旋铣孔的辅助定位装置，属于飞机数字化装配自动铣孔领域。

背景技术：

翼身对接铣孔受铣孔部位不易定位及装夹、作业环境狭小、连接孔直径较大等因素的影响，目前多采用手工钻削。为了实现翼身对接自动铣孔，中国发明专利ZL201010138456.6提出了一种翼身对接自动铣孔系统及方法，它提供了翼身对接下壁板连接孔的自动加工方案，但它极易与机翼下的辅助支撑工装发生干涉，需要对现役的工艺流程作出调整。

随着钛合金、碳纤维复合材料等难加工材料在现代机翼和中央翼盒上的广泛使用，为了避免采用钻削极易导致翼身对接铣孔缺陷，螺旋铣孔以其铣孔轴向力小、刀具磨损小、一次成孔精度高、加工效率高等优势，备受国内外航空制造业高度重视。中国发明专利ZL201310037325.2、ZL201310105521.9都提出了一种便携式螺旋铣孔装置，既可实现以一把刀具可以铣削多种孔径，又有助在狭小作业空间中完成翼身对接铣孔，但由于螺旋铣孔刀具要围绕孔中心线发生公转，两者均未对便携式螺旋铣孔装置相对机翼实现精确固定，使便携式螺旋铣孔装置加工孔的精度难以得到可靠保证。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是翼身对接螺旋铣孔系统与周围辅助工装干涉，以及便携式螺旋铣孔装置铣孔时摆动等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于翼身对接螺旋铣孔的辅助定位装置，具体技术方案如下：

一种用于翼身对接螺旋铣孔的辅助定位装置，其特征在于，包括：

夹持机构和定位模板，夹持机构用于夹持和放松定位模板；

所述夹持机构包括：

缸筒，所述缸筒具有一个用于连接便携式螺旋铣孔装置的缸筒底部，缸筒底部的中心设有缸筒台阶通孔，缸筒台阶通孔的大孔朝向缸筒内腔，缸筒上还设有第一气孔和第二气孔，临近缸筒底部的为第一气孔；

缸盖，所述缸盖包括一个有底的圆筒，缸盖圆筒的底部径向向外延伸形成缸盖安装部，缸盖通过缸盖安装部安装在缸筒上，缸盖与缸筒同轴设置，缸盖底部的中心设有第一通孔，缸盖圆筒的侧壁径向设有锁紧件安装孔；

活塞，所述活塞安装在缸筒内，且在第一气孔和第二气孔之间；活塞的活塞杆为中空，具有A、B两端，A端穿过缸盖插入缸筒台阶通孔的大孔内，B端容纳在缸盖圆筒的内腔中，B端端部设有一个锥面，所述锥面由中空活塞杆的外周面径向向外凸出而形成；中空活塞杆的横截面为圆环形，中空活塞杆的内腔沿其长度方向上前后贯通；

定位销，所述定位销固定安装在缸盖安装部的与缸筒连接的侧面相对的另一个侧面上，定位销至少有两个，以缸盖圆筒的轴线为中心周向布置；及

锁紧件，所述锁紧件包括锁紧销和第一压缩弹簧；锁紧销包括一个圆柱形的销身和径向尺寸大于销身的尾部，该尾部设有与中空活塞杆锥面相适配的斜面；销身由内向外穿过缸盖的锁紧件安装孔与锁紧销的尾部连接，锁紧销的销身上与其尾部相对的一端设有锁紧部；第一压缩弹簧套在锁紧销的销身上，抵在锁紧销的尾部与缸盖圆筒的侧壁之间；

所述定位模板包括一块用于与机翼下壁板表面贴合连接的弧形底板和插装在所述弧型底板上的一个以上柱形定位座；

弧型底板上设有台阶通孔，台阶通孔的大孔为定位沉孔，台阶通孔的小孔为引导孔，所述台阶通孔的数量与机翼下壁板待铣孔的数量相同，且一一对应；

柱形定位座的一端插装固定在定位沉孔内，另一端的端面上周向设有与定位销相匹配的定位孔，柱形定位座的中心部轴向设有与缸盖圆筒相匹配的第二通孔；所述第二通孔的内侧壁下凹形成环形定位槽，所述环形定位槽与锁紧销的锁紧部相匹配。

为了获得夹持机构与定位模板之间的高连接刚度及稳定其定位精度和夹持力，所述夹持机构还包括弹性锥套，弹性锥套套装在缸盖圆筒上，其大端朝向缸筒，所述柱形定位座的第二通孔的入口处设有与弹性锥套的外锥面相适配的内锥面。

为了使夹持机构与定位模板在停止供气的情况下仍能通过机械式锁紧而保持夹持状态，从而保证铣孔精度，所述夹持机构还包括压紧柱塞和第三压缩弹簧；压紧柱塞穿过缸盖安装部，其端面抵靠在弹性锥套的大端端面上，所述第三压缩弹簧一端套在压紧柱塞上，另一端与活塞相连。

为了使夹持机构与定位模板之间的间隙调整为零，从而稳定其定位精度和夹持力，为了实现夹持机构与定位模板的快速分离，所述定位销优选为圆锥销，所述夹持机构还包括衬套和第二压缩弹簧，衬套可移动地安装在定位孔内，第二压缩弹簧安装在定位孔内且位于衬套之下，所述衬套的中心部设有与圆锥销相匹配的锥孔。

为了便于快速分离夹持机构与定位模板，所述衬套设有一个台阶部，所述定位孔为台阶通孔，衬套可移动地安装在台阶通孔的小孔内，其台阶部卡在定位孔的台阶面上。

为了获得更可靠的夹持力，优选锁紧销的锁紧部为一个半球。

为了使本装置结构更为精巧便于使用，所述中空活塞杆在夹持机构夹持或放松定位模板时带动锁紧销在锁紧件安装孔内移动的距离等于锁紧销的球面半径。

为了获得本装置中夹持机构的高气密性，所述活塞与缸筒筒壁之间设有第一密封圈，中空活塞杆与缸筒底部之间设有第二密封圈，中空活塞杆与缸盖之间设有第三密封圈。

本实用新型的有益效果在于：

1、能够实现便携式螺旋铣孔装置相对机翼下壁板的精确定位，解决了便携式螺旋铣孔装置铣孔时摆动的问题；

2、本实用新型结构精巧、使用便利，解决了现有翼身对接螺旋铣孔系统与周围辅助工装干涉的问题；

3、利用气压传动，实现了夹持机构与定位模板之间的快速夹持和放松，有效提高铣孔效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的夹持机构示意图；

图3为本实用新型的缸筒剖面示意图；

图4为本实用新型的缸盖剖面示意图；

图5为本实用新型的活塞结构示意图；

图6为本实用新型的定位模板剖面示意图；

图7为本实用新型的柱型定位座剖面示意图；

图8为本实用新型的弧形底板剖面示意图；

图9为本实用新型的夹持前瞬间示意图；

图10为本实用新型的夹持时示意图；

图11为本实用新型一个优选实施例的结构示意图；

图12为本实用新型一个优选实施例的缸盖剖面示意图；

图13为本实用新型一个优选实施例的夹持前示意图；

图14为本实用新型一个优选实施例的夹持时示意图。

具体实施方式

需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图对本实用新型是如何实施的进行详细的说明：

参阅图1、一种用于翼身对接螺旋铣孔的辅助定位装置，包括：夹持机构2和定位模板3。

参阅图2，所述夹持机构2包括缸筒211、缸盖212、活塞213和中空活塞杆214、定位销22和锁紧件23；缸盖212安装在缸筒211上，缸盖212与缸筒211围成一个容纳活塞213的空腔，中空活塞杆214穿过缸盖212与活塞213固定连接，定位销22和锁紧件23安装在缸盖212上。

参阅图3，缸筒211具有一个用于连接便携式螺旋铣孔装置的底部2115，该底部的中心设有一个台阶通孔，台阶通孔的大孔2111朝向缸筒内腔，缸筒211的侧壁上轴向间隔设有第一气孔2113和第二气孔2114，第一气孔2113临近缸筒211的底部；轴向间隔设有第一气孔和第二气孔是为了使活塞能在第一气孔与第二气孔之间滑动，第一气孔、第二气孔通过气管与气源相通。

参阅图2、图4，缸盖212包括一个有底的圆筒2122，圆筒2122的底部径向向外延伸形成安装部2121。缸盖212通过安装部2121安装在缸筒211上，缸盖212与缸筒211同轴。参阅图2，定位销22通过在缸盖安装部2121上开设安装孔插装固定在安装部2121的下侧面上，本实施例中定位销为两个圆柱定位销，优选两个圆柱定位销中心对称布置，这样设计是为了精确定位。参阅图4，缸盖212的底部中心设有第一通孔2124；缸盖212的侧壁上径向设有锁紧件安装孔2123，锁紧件安装孔2123是一个台阶通孔，大孔朝向缸盖圆筒的内腔，本实施例中锁紧件的安装孔设有两个，对称布置，这样设计是为了更可靠的锁紧。

参阅图2，活塞213安装在缸筒211内，且在第一气孔2113和第二气孔2114之间。活塞213在缸筒211内滑动有第一极限位置和第二极限位置，第一极限位置为活塞213向上滑动到与第一气孔2113相切时的位置，第二极限位置为活塞213向下滑动到与第二气孔2114相切时的位置。活塞滑动极限位置的设定，可以通过在缸筒211的侧壁上，位于第一气孔2113和第二气孔2114之间，设置挡块或滑槽来实现。在本实施例中，通过限定中空活塞杆214的位移来设定活塞滑动的极限位置，本实施例设计为在夹持机构2夹持或放松定位模板3时，中空活塞杆214向上运动的第一极限位置为中空活塞杆的端部抵靠缸筒211的底部的台阶通孔的台阶面，向下运动的第二极限位置为中空活塞杆的端部抵靠定位模板3的弧形底板31，采用这样的设计是为了使本装置结构精简且运行可靠。

参阅图2，图5，活塞213的活塞杆为中空，中空活塞杆214具有A、B两端，A端依次穿过缸盖212插入缸筒211的台阶通孔的大孔2111内，B端容纳在缸盖圆筒2122的内腔中，B端端部设有一个锥面2141，中空活塞杆214的横截面为圆环形，中空活塞杆214的内腔上下贯通。

参阅图2，锁紧件23包括锁紧销231和第一压缩弹簧232，所述锁紧销231包括一个圆柱形的销身2312和径向尺寸大于销身的尾部2311，尾部2311设有与中空活塞杆214的锥面2141相适配的斜面23111，所述锁紧销231的销身2312由内向外穿过锁紧件安装孔2123与尾部2311相连，锁紧销231的销身与其尾部相对的一端设有锁紧部2313；本实施例中锁紧部2313为一个半球，所述第一压缩弹簧232套在锁紧销231的销身上，一端抵靠锁紧销231的尾部2311，另一端抵靠锁紧件安装孔2123的台阶面。在夹持机构2夹持定位模板3时，第一压缩弹簧232受力而压缩，在夹持机构2放松定位模板3时，第一压缩弹簧232回复到初始安装状态。

参阅图6，定位模板3包括弧形底板31和插装在弧形底板31上的柱形定位座32。为了简便制图和便于描述本装置的结构，本实施例中只给出了具有一个柱形定位座32的弧形底板。

参阅图8，弧型底板31上设有台阶通孔，大孔为定位沉孔311，小孔为引导孔312；弧形底板上定位沉孔311、引导孔312的数量和位置与机翼下壁板待铣孔的数量和位置一致且一一对应，为了保证便携式铣孔装置在机翼下壁板上铣圆孔，弧形底板上定位沉孔、引导孔的中心通过弧形底板的圆弧面的圆弧中心。所述弧形底板的大小根据翼身对接时铣孔区域的大小而确定。

参阅图6、图7，图9，柱形定位座32的一端插装在定位沉孔311内，另一端的端面周向设有与定位销22对应的定位孔321；所述柱形定位座32的中心部轴向设有第二通孔322，第二通孔322的孔径与缸盖圆筒2122的外径相匹配，第二通孔322的内侧壁径向下凹形成环形定位槽324，环形定位槽324与锁紧销231相对应，环形定位槽324的截面为半圆，其半径与锁紧销231的球面半径一致。

参阅图9、图10，详细说明本实用新型的使用方法：

首先将夹持机构2通过螺栓固定连接在便携式螺旋铣孔装置1的前端面上，定位模板3通过销钉固定连接在机翼下壁板4的外表面上；

然后便携式螺旋铣孔装置1带动夹持机构2将定位销22压入一个柱形定位座的定位孔321内，同时缸盖圆筒2122插入柱形定位座的第二通孔322内，锁紧销231正对柱形定位座的环形定位槽324；向夹持机构2供气，第二气孔2114进气，第一气孔2113排气，活塞213向携式螺旋铣孔装置1的方向移动，中空活塞杆214带动锁紧销231克服第一压缩弹簧232的弹力沿锁紧件安装孔2123向外伸出，锁紧销231的锁紧部2313插入柱形定位座的环形定位槽324，夹持机构2夹持定位模板3，便携式螺旋铣孔装置1进行螺旋铣孔；

当便携式螺旋铣孔装置1完成一个孔加工后，第一气孔2113进气，同时第二气孔排气2114，活塞213向定位模板3的方向移动，锁紧销231在第一压缩弹簧232的弹力作用下沿锁紧件安装孔2123向内回缩，锁紧销的锁紧部2313脱离柱形定位座32的环形定位槽324，夹持机构2放松定位模板3；

将便携式螺旋铣孔装置1连同夹持机构2取下，移至下一个孔加工的位置，重复以上动作直至所有铣孔完成，停止供气，将夹持机构1及定位模板2拆下。

下面是本实用新型的另一个优选的实施例，结合附图对本实用新型进一步的说明。

参阅图11、图12，夹持机构还包括，活塞213与缸筒筒壁之间的第一密封圈，中空活塞杆214与缸筒底部之间的第二密封圈，中空活塞杆214与缸盖212之间的第三密封圈。在此，密封圈优选为O型圈。定位销为圆锥销221，夹持机构还包括衬套223和第二压缩弹簧224；所述圆锥销221通过两个对称布置的销孔2125固定安装在缸盖上；柱形定位座的定位孔为一个台阶通孔3211，所述台阶通孔的大孔朝向弧型底板，所述衬套223的外周面为圆柱形，其端部设有一个台阶部2231；所述衬套223的内部设有与圆锥销221的锥面相适应的锥孔，圆锥销221的锥面倾斜角与衬套223的内锥孔倾斜角一致。安装时，先将衬套插进柱形定位座32的台阶通孔3211的小孔内，其台阶部2231卡在台阶通孔3211的台阶面上；再将第二压缩弹簧224安装在所述台阶通孔3211的大孔内；然后将柱形定位座32的台阶通孔3211的大孔朝向弧形底板插装在定位沉孔311内，第二压缩弹簧224一端面抵靠弧形底板的定位沉孔311的底面，另一端面抵靠衬套台阶部2231的台阶面。当夹持机构夹持定位模板时，所述圆锥销221插装在衬套223内，推动衬套223下移，第二压缩弹簧224受压压缩；当夹持机构与定位模板分离时，圆锥销221退出衬套223，第二压缩弹簧224复位，衬套223上移回复至初始安装状态，夹持机构快速与定位模板分离。通过衬套223的弹性形变实现夹持机构与定位模板之间的零间隙连接，从而稳定夹持机构与定位模板间的定位精度和夹紧力；

参阅图11、图12，夹持机构还包括弹性锥套241、压紧柱塞242和第三压缩弹簧243；缸盖圆筒2122径向设有挡圈245，弹性锥套241地套设在缸盖圆筒的外周面上，其小端的端面抵靠所述缸盖挡圈245，柱形定位座的第二通孔322在入口处设有内锥面323，弹性锥套241的外锥面倾斜角与柱形定位座的第二通孔322的内锥面323的倾斜角一致；缸盖安装部2121上与缸盖圆筒2122同轴设有弹性锥套安装孔2127，所述弹性锥套安装孔2127为一个环形的沉孔，缸盖的安装部2121上还周向设有压紧柱塞安装孔2126，压紧柱塞安装孔2126是一个台阶通孔，其大孔朝向缸筒，小孔与弹性锥套安装孔2127全部相通；压紧柱塞242为设有一个台阶部的圆柱，所述圆柱穿过压紧柱塞安装孔2126，其端面抵靠在弹性锥套241的大端端面上；第三压缩弹簧243套在压紧柱塞242上，其一端抵靠压紧柱塞242的台阶部，另一端通过插装在活塞213的安装孔内与活塞213相连。参阅图13，图14，当夹持机构2夹持定位模板3时，弹性锥套241在柱形定位座32的带动下上移，弹性锥套241的大端进入弹性锥套安装孔2127，弹性锥套241的小端插装在柱形定位座32的第二通孔322的内锥面323与缸盖圆筒2122之间，弹性锥套241受压产生弹性形变，柱形定位座与缸盖圆筒实现无间隙连接，从而实现夹持机构2与定位模板3的高刚性连接；同时弹性锥套241推动压紧柱塞242上移从而支持第三压缩弹簧243支撑活塞213，使活塞即使在失去气压推动的情况下也能保持夹持状态下的位置，从而实现夹持机构在停气状态下通过机械锁紧的方式夹持定位模板。以上优选的实施例只用于对本实用新型实施方式的解释和说明，但不作为对本实用新型的限制。

一种使用上述辅助定位装置进行翼身对接螺旋铣孔的方法，包括以下步骤：

A、将夹持机构可拆卸式固定连接在便携式螺旋铣孔装置的前端面，定位模板可拆卸式固定连接在机翼下壁板的外表面；

B、便携式螺旋铣孔装置带动夹持机构将定位销压入一个柱形定位座的定位孔内，同时缸盖圆筒插入柱形定位座的第二通孔内，锁紧销的锁紧部正对定位模板的环形定位槽；

C、向夹持机构供气，第二气孔进气，第一气孔排气，活塞向螺旋铣孔装置方向运动，中空活塞杆带动锁紧销克服第一压缩弹簧的弹力沿锁紧件安装孔向外伸出，锁紧销的锁紧部插入柱形定位座的环形定位槽，夹持机构夹持定位模板；

D、便携式螺旋铣孔装置进行铣孔；

E、完成一个孔加工后，第一气孔进气，第二气孔排气，活塞向定位模板方向运动，锁紧销在第一压缩弹簧的弹力作用下沿锁紧件安装孔向内回缩，锁紧销的锁紧部脱离柱形定位座的环形定位槽，夹持机构放松定位模板；

F、将便携式螺旋铣孔装置连同夹持机构取下，移至下一个孔加工的位置，转至步骤B；

G、重复B～F步骤直至完成所有铣孔。