一种用于柔性导轨的铺设定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于柔性导轨的铺设定位装置，属于航空航天飞行器自动化装配技术领域。

背景技术：

精益制造在现代飞机生产中已占有越来越重要的的地位。精益制造就是要求大幅度降低生产制造成本，实现制造过程柔性化，同时满足生产要求。轻型自动制孔设备用于飞机装配的精确制孔，与大型自动制孔设备相比，可以有效减少工件的搬运安装和设备占用空间，节约人力，最大限度的降低飞机的制造成本，是实现飞机精益制造的重要技术途径之一。作为轻型自动制孔设备的代表，柔性导轨制孔设备凭借自主移动、便携性强，操作灵活、模块化、成本低的特点在飞机装配领域得到了较为广泛的应用，受到了国内外飞机制造商的亲睐。

柔性导轨制孔设备由柔性导轨（由左柔性导轨1和右柔性导轨2组成）和小型可移动制孔单元3组成，如图1所示。与传统的数控机床配备专门的基准工作台进行定位加工不同，它是根据产品结构特征，改变自身柔性导轨的形状和位置进行定位加工，这种加工方式具有通过牺牲整体精度，保证局部精度的特点。因此，柔性导轨的铺设定位直接关系到整台设备的作业效率和质量。

目前，柔性导轨的铺设主要是以人工划线铺设的方式进行。柔性导轨制孔设备正式加工前，操作人员首先要在工件上参照基准孔画出柔性导轨的铺设位置线，标记完成后，通过吊装方式将设备运至位置线附近，通气，人工按压柔性导轨使其沿线贴紧吸附于工件表面，完成铺设。这一过程中，不可避免的会产生因人工划线导致的距离误差，造成柔性导轨铺设后发生倾斜和偏离，给后续设备的正常高效工作带来不利影响。同时，操作人员在工件上划线不仅需要辅助工装配合，还耗时费力，大量的时间会被占用在这一辅助工序，严重制约了生产效率。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种用于柔性导轨快速铺设定位的装置，采用该装置进行柔性导轨的快速铺设定位不再需要人工划线辅助，依靠工件基准孔即可快速建立设备和工件之间的位置关系，防止柔性导轨发生倾斜和偏离，实现准确定位，完成铺设。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于柔性导轨的铺设定位装置，它的应用对象柔性导轨是柔性导轨制孔设备的关键核心部件，由左柔性导轨1和右柔性导轨2组成，其特征在于：所述铺设定位装置包括横杆7、连杆机构16、扶手15以及从左至右依次安装在横杆7下表面的左限位轮机构8、左夹紧轮机构9、左真空吸盘组件10、定位销座组件11、右真空吸盘组件12、右夹紧轮机构13、右限位轮机构14；定位销座组件11安装在横杆7的中间，其上的销孔与需制孔工件外表面基准孔对中后插入定位销来实现铺设定位装置与需制孔工件的连接和定位；左限位轮机构8安装在横杆7的左端,右限位轮机构14安装在横杆7的右端，分别限制左柔性导轨1和右柔性导轨2的侧向位置，并起铺设定位装置的滑动导向作用；左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13对称安装，分别与左限位轮机构8和右限位轮机构14配合夹紧固定左柔性导轨1和右柔性导轨2，并锁定左柔性导轨1和右柔性导轨2之间的跨距；左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12对称安装，通过真空吸附的方式将安装到位的铺设定位装置固定在工件外表面；扶手15安装在横杆7的上表面，连杆机构16的主体安装在横杆7的中空空腔内，连杆机构16的旋钮47置于横杆7上表面，通过转动旋钮47带动连杆机构16驱动左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13根据工作状态夹紧或松开左柔性导轨1和右柔性导轨2。

进一步地，所述左限位轮机构8和右限位轮机构14的结构镜像对称，包括连接板17、第一托板18、第一下圆形挡块19、第一大角接触球轴承20、第一轴套21、第一滚轮22、第一大螺母23、短螺栓转轴24和第一上圆形挡块25，左限位轮机构8和右限位轮机构14通过连接板17固定在横杆7上，第一托板18与连接板17由螺钉相连，短螺栓转轴24从下至上依次套装第一托板18、第一下圆形挡块19、第一大角接触球轴承20和第一上圆形挡块25，再与连接板17由第一大螺母23固定，第一大角接触球轴承20有两个，两个第一大角接触球轴承20之间的短螺栓转轴24上还套有第一轴套21，第一滚轮22通过第一大角接触球轴承20套装在短螺栓转轴24上。

进一步地，所述第一滚轮22的外周表面有环形的V型槽，使得滚轮与柔性导轨之间形成面接触移动副，具有滑动导向作用。

进一步地，所述左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13的结构镜像对称，包括第二大角接触球轴承31、第二滚轮29、第二上圆形挡块33、第二下圆形挡块32、第二托板28、第二轴套30、第二大螺母34、第一小螺母35、长螺栓转轴36、导轨26和滑块27，左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13的长螺栓转轴36从下至上依次套装有第二托板28、第二下圆形挡块32、第二大角接触球轴承31、第二上圆形挡块33、滑块27和导轨26，再与横杆7由第二大螺母34固定，第二托板28通过螺钉与滑块27连接，第二滚轮29通过第二大角接触球轴承31套装在长螺栓转轴36上，第二大角接触球轴承31有两个，两个第二大角接触球轴承31之间的长螺栓转轴36上套有第二轴套30；左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13分别通过左连杆56、右连杆57分别套装在各自长螺栓转轴36上并由第一小螺母35固定在连杆机构16上，工作时，扳动连杆机构16的旋钮47驱动连杆机构16的曲柄轴52转动，引发连杆机构16的左连杆56、右连杆57沿横杆7径向移动，推动左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13夹紧固定柔性导轨。进一步地，所述第二滚轮29的外周表面有环形的V型槽，使得滚轮与柔性导轨之间形成面接触移动副，具有滑动导向作用。

进一步地，所述连杆机构16包括小角接触球轴承46、旋钮47、压紧螺钉48、轴承压盖49、上连接板50、下连接板51、曲柄轴52、第二小螺母53、螺栓轴54、旋钮螺钉55、左连杆56、右连杆57和衬套58，曲柄轴52穿过横杆7下表面和上表面，曲柄轴52通过压紧螺钉48、小角接触球轴承46、轴承压盖49和下连接板51与横杆7下表面连接，曲柄轴52通过轴承压盖49、小角接触球轴承46和上连接板50与横杆7上表面连接，左连杆56和右连杆57分别通过小螺母和螺栓轴54与曲柄轴52两侧的支耳连接，左连杆56和右连杆57的螺栓轴54孔内装有衬套58，旋钮47通过旋钮螺钉55连接在曲柄轴52上端。

进一步地，所述左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12结构相同，包括真空吸盘39、真空发生器40、吸盘安装板41、支撑柱42、吸盘连接钉43、气接头44和消音器45，左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12通过螺钉自下而上实现与横杆7接触固定，真空吸盘39上装有真空发生器40、气接头44和消音器45，吸盘连接钉43自上而下穿过吸盘安装板41、支撑柱42与真空吸盘39连接。

本实用新型的技术效果如下：

目前，柔性导轨制孔设备主要用于机身（或导弹）筒段对接区制孔，上述筒段具有曲率半径单一，钉孔横纵向成行列的特点。柔性导轨快速铺设定位方法的原理是在上述结构特点的基础上，沿筒段工件圆周方向选取同列的两个基准孔A、B作为基准线端点，鉴于基准孔均为数控加工而成，具有很高的位置精度，两个基准线端点沿圆周方向连接形成的基准线AB即为设备在此坐标的基准方向。根据几何理论，只要平行的左柔性导轨1和右柔性导轨2（平板作业时，左、右柔性导轨呈直线状态；筒段作业时，左、右柔性导轨呈弧线状态）与基准线AB平行，就可以保证柔性导轨的铺设方向与设备在此坐标的基准方向一致，从而实现柔性导轨的快速铺设定位，如图2所示。

本实用新型的一种用于柔性导轨快速铺设定位装置就是根据上述原理提出的，它能够有效夹紧柔性导轨，并保证柔性导轨自身的直线度、以及两柔性导轨之间的跨度和平行度，机构简图如图3所示,；当两套柔性导轨铺设装置配合使用时，还能够实现柔性导轨与基准线AB的相互平行，工作原理如图4所示。

附图说明

图1 柔性导轨制孔设备结构；

图2 本实用新型的铺设定位原理；

图3 本实用新型的铺设定位装置机构简图；

图4 本实用新型的铺设定位装置工作原理图；

图5 本实用新型的铺设定位装置外部结构图；

图6 本实用新型的铺设定位装置内部结构图；

图7 左限位轮机构结构图；

图8 右夹紧轮机构结构图；

图9 定位销座组件结构图；

图10 真空吸盘组件结构图；

图11 连杆机构结构图；

图12 本实用新型的铺设定位装置工作图。

图中：1-左柔性导轨；2-右柔性导轨；3-小型可移动制孔单元；4-基准孔A；5-基准孔B；6-基准线；7-横杆；8-左限位轮机构；9-左夹紧轮机构；10-左真空吸盘组件；11-定位销座组件；12-右真空吸盘组件；13-右夹紧轮机构；14-右限位轮机构；15-扶手；16-连杆机构；17-连接板；18-第一托板；19-第一下圆形挡块； 20-第一大角接触球轴承；21-第一轴套；22-第一滚轮；23-第一大螺母；24-短螺栓转轴；25 -第一上圆形挡块；26-导轨；27-滑块；28-第二托板；29-第二滚轮；30-第二轴套；31-第二大角接触球轴承；32-第二下圆形挡块；33-第二上圆形挡块；34-第二大螺母；35-第一小螺母；36-长螺栓转轴；37-角座；38-销轴衬套；39-真空吸盘；40真空发生器；41-吸盘安装板；42-支撑柱；43-吸盘连接钉；44-气接头；45-消音器；46-小角接触球轴承；47-旋钮；48-压紧螺钉；49-轴承压盖；50-上连接板；51-下连接板；52-曲柄轴；53-第二小螺母；54-螺栓轴；55-旋钮螺钉；56-左连杆；57-右连杆；58-衬套；59-前-中机身壁板；60-中-中机身壁板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型的一种用于柔性导轨的铺设定位装置作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。

实施例1

一种用于柔性导轨的铺设定位装置，它的应用对象柔性导轨是柔性导轨制孔设备的关键核心部件，由左柔性导轨1和右柔性导轨2组成，铺设定位装置包括横杆7、连杆机构16、扶手15以及从左至右依次安装在横杆7下表面的左限位轮机构8、左夹紧轮机构9、左真空吸盘组件10、定位销座组件11、右真空吸盘组件12、右夹紧轮机构13、右限位轮机构14；定位销座组件11安装在横杆7的中间，其上的销孔与需制孔工件外表面基准孔对中后插入定位销来实现铺设定位装置与需制孔工件的连接和定位；左限位轮机构8安装在横杆7的左端,右限位轮机构14安装在横杆7的右端，分别限制左柔性导轨1和右柔性导轨2的侧向位置，并起铺设定位装置的滑动导向作用；左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13对称安装，分别与左限位轮机构8和右限位轮机构14配合夹紧固定左柔性导轨1和右柔性导轨2，并锁定左柔性导轨1和右柔性导轨2之间的跨距；左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12对称安装，通过真空吸附的方式将安装到位的铺设定位装置固定在工件外表面；扶手15安装在横杆7的上表面，连杆机构16的主体安装在横杆7的中空空腔内，连杆机构16的旋钮47置于横杆7上表面，通过转动旋钮47带动连杆机构16驱动左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13根据工作状态夹紧或松开左柔性导轨1和右柔性导轨2。具体内外部结构如图5和图6所示。

其中，横杆7是整个装置的基础，由型材和板材焊接后精加工而成，一方面作为零组件和附件的安装平台，另一方面是主承力结构；

左限位轮机构8和右限位轮机构14的结构镜像对称，包括第一大角接触球轴承20、第一滚轮22、第一上圆形挡块、第一下圆形挡块、第一托板18、连接板17、第一轴套21、第一大螺母23和短螺栓转轴24，左限位轮机构8和右限位轮机构14通过连接板17固定在横杆7上，第一托板18与连接板17由螺钉相连，短螺栓轴24从下至上依次套装第一托板18、第一下圆形挡块19、第一大角接触球轴承20和第一上圆形挡块25，再与连接板17由第一大螺母23固定，第一大角接触球轴承20有两个，两个第一大角接触球轴承20之间的短螺栓转轴24上还套有第一轴套21，第一滚轮22通过第一大角接触球轴承20套装在短螺栓转轴24上。第一滚轮22的外周表面有环形的V型槽，使得滚轮与柔性导轨之间形成面接触移动副。左限位轮机构8和右限位轮机构14主要是作为限位基准，限制单根柔性导轨1的侧向位置，并起滑动导向作用，具体结构如图7所示；

左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13的结构镜像对称，包括第二大角接触球轴承31、第二滚轮29、第二上圆形挡块、第二下圆形挡块、第二托板28、第二轴套30、第二大螺母34、第一小螺母35、长螺栓转轴36、导轨26和滑块27，左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13的长螺栓轴36从下至上依次套装第二托板28、第二下圆形挡块32、第二大角接触球轴承31、第二上圆形挡块33、滑块27和导轨26，再与横杆7由第二大螺母34固定，第二托板28通过螺钉与滑块27连接，第二滚轮29通过第二大角接触球轴承31套装在长螺栓转轴36上，第二大角接触球轴承31有两个，两个第二大角接触球轴承31之间的长螺栓轴36上套有第二轴套30；左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13分别通过左连杆56、右连杆57分别套装在各自长螺栓轴36由第一小螺母35固定在连杆机构16上，工作时，扳动连杆机构16的旋钮47驱动连杆机构16的曲柄轴52转动，引发连杆机构16的左连杆56、右连杆57沿横杆7径向移动，推动左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13夹紧固定柔性导轨。第二滚轮29的外周表面有环形的V型槽，使得滚轮与柔性导轨之间形成面接触移动副。左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13主要起夹紧固定柔性导轨的作用，与限位轮机构5配合可以锁定柔性导轨1间的跨距，具体结构如图8所示；

定位销座组件11由角座37和销轴衬套38等组成，通过插销的方式将它与工件外表面基准孔连接，可实现对铺设定位装置的定位，另外更换销轴衬套38可以适应不同尺寸的基准孔，具体结构如图9所示；

左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12结构相同，包括真空吸盘39、真空发生器40、吸盘安装板41、支撑柱42、吸盘连接钉43、气接头44和消音器45，左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12通过螺钉自下而上实现与横杆7接触固定，真空吸盘39上装有真空发生器40、气接头44和消音器45，吸盘连接钉43自上而下穿过吸盘安装板41、支撑柱42与真空吸盘39连接。真空吸盘组件主要作用是通过真空吸附的方式将安装到位的铺设定位装置固定在工件外表面，具体结构如图10所示；

连杆机构16包括小角接触球轴承46、旋钮47、压紧螺钉48、轴承压盖49、上连接板50、下连接板51、曲柄轴52、小螺母、螺栓轴54、旋钮螺钉55、左连杆56、右连杆57和衬套58，曲柄轴52穿过横杆7下表面和上表面，曲柄轴52通过压紧螺钉48、小角接触球轴承46、轴承压盖49、和下连接板51与横杆7下表面连接，曲柄轴52通过轴承压盖49、小角接触球轴承46和上连接板50与横杆7上表面连接，左连杆56和右连杆57分别通过小螺母和螺栓轴54与曲柄轴52两侧的支耳连接，左连杆56和右连杆57的螺栓轴54孔内装有衬套58，旋钮47通过旋钮螺钉55连接在曲柄轴52上端。其主要作用是通过转动旋钮47带动连杆机构16驱动夹紧轮机构6根据工作状态夹紧或松开柔性导轨，具体结构如图11所示。

采用本实用新型的铺设定位装置对柔性导轨制孔设备的柔性导轨进行铺设定位的方法，以柔性导轨制孔设备进行前-中机身和中-中机身对接区制孔为例，如图12所示，其方法为：

柔性导轨制孔设备进行前-中机身壁板59和中-中机身壁板60对接区制孔前，第一步，也是最重要的辅助工作就是进行柔性导轨铺设。铺设时，首先将两根柔性导轨分别沿筒段工件外表面放置在对接区两侧，再将两套铺设定位装置分别安装在两根柔性导轨的两端。安装过程中，每套铺设定位装置都要进行如下设定操作：借助左限位轮机构8和右限位轮机构14中的滚轮侧部V型槽与柔性导轨侧立边靠紧，转动旋钮47带动连杆机构16驱动左夹紧轮机构9和右夹紧轮机构13实现两根柔性导轨和铺设定位装置之间的相对距离固定，并在两者之间形成面接触移动副，保证两根柔性导轨之间的跨距和平行度；推动铺设定位装置在面接触移动副的引导下沿两根柔性导轨长度方向自由运动，以适应基准孔的位置；当到达铺设定位装置角座37的定位销孔与基准孔对中的位置时，将定位销通过角座37上的销轴衬套38插入基准孔，实现铺设定位装置与工件的连接定位，从而间接创建两根柔性导轨与工件之间的相对位置关系；接通左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12气源，将铺设定位装置吸附固定在工件表面；上述操作完成后，接通两根柔性导轨气源，按压两根柔性导轨、完成两根柔性导轨的铺设定位。铺设定位结束后，操作人员关闭左真空吸盘组件10和右真空吸盘组件12气源，拆除柔性导轨铺设定位装置，安装小型可移动制孔单元3，此时，柔性导轨制孔设备正式进入加工作业状态。