一种高效数控铣削加工工作站的制作方法

本发明属于飞机蒙皮制造设备，具体涉及一种高效数控铣削加工工作站。

背景技术：

1、在现有的飞机蒙皮零件制造中，通常使用包括五轴数控龙门铣、测量工作台等的多个独立工位，蒙皮在不同工位安装和转移需要反复更换加工模具，而更换模具的过程耗时耗力，在蒙皮加工设备和测量设备之间转运的上下料过程中，也较依赖大量人工干预，操作人员需要手动将蒙皮从加工台工装上取下，吊到转运小车，再由人工将转运小车上的蒙皮安装定位到测量工装上，以上情况都使得蒙皮制造过程中所需的人力、物力成本极高，生产效率大大降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对本领域中所存在的技术问题，本发明提供了一种高效数控铣削加工工作站，由可移动式柔性夹具平台、循环式夹具轨道、扫描测量工作站、五轴龙门数控铣床、中转台以及蒙皮原料与成品立体库组成；

2、其中，所述可移动式柔性夹具平台用于对代加工蒙皮原料和成品提供柔性吸附力，并同时作为数控铣加工时的蒙皮形面模具；多个可移动式柔性夹具平台可移动地设置在所述循环式夹具轨道上；在可移动式柔性夹具平台的移动路径一侧设有多部五轴龙门数控铣床，分别对应于包括铣面、铣下陷、铣通窗、外轮廓切边和钻孔等的不同蒙皮铣削加工工序；蒙皮原料安装在可移动式柔性夹具平台时，可被其载运沿循环式夹具轨道循环移动，实现在各五轴龙门数控铣床之间的转移并完成相应铣削加工工序；在第一个与最后一个铣削工序所对应的五轴龙门数控铣床处均设置一个所述扫描测量工作站，用于分别在铣削加工前对待加工的蒙皮原料执行扫描测量，以及对铣削加工完成后的蒙皮成品执行检验测量；

3、在可移动式柔性夹具平台的移动路径另一侧设置所述中转台，用于暂时存放待加工的蒙皮原料或成品；中转台上设置有机械手装置，用于将由立体库取出的蒙皮原料转移至可移动式柔性夹具平台上，以及将蒙皮成品从可移动式柔性夹具平台上取下供存放入立体库；

4、所述蒙皮原料与成品立体库用于存放待加工的蒙皮原料和加工完成的蒙皮成品，其设置有蒙皮取放装置，用于将蒙皮原料从立体库内取出并搬运至中转台附近，以及将蒙皮成品放入立体库内。

5、进一步地，所述可移动式柔性夹具平台由平台底座、多个万向真空吸盘、多个电动伺服柔性支撑柱、气电快插接口、伺服通讯接口以及缓冲帽；

6、其中，每个万向真空吸盘均与一个电动伺服柔性支撑柱成组对应设置在平台底座上；万向真空吸盘安装在电动伺服柔性支撑柱的顶端，用于对蒙皮原料提供柔性真空吸附力；每个电动伺服柔性支撑柱能够提供与蒙皮仿形面各位置相应的伸长量，并与其他电动伺服柔性支撑柱配合构成整个蒙皮的形面模具；所述气电快插接口用于快速连接各万向真空吸盘对应的外部气源管路以及电动伺服柔性支撑柱的供电电源；伺服通讯接口用于向外部控制器反馈各万向真空吸盘的吸附力以及各电动伺服柔性支撑柱的伸长量信息；所述缓冲帽设置在平台底座的侧面，用于防止与其他可移动式柔性夹具平台接触碰撞所造成的损坏。

7、进一步地，所述循环式夹具轨道由相互平行的两条重载动力循环轨道以及轨道两端的两部移动式接驳平台组成；可移动式柔性夹具平台在两重载动力循环轨道上反向移动，并在移动至所在的重载动力循环轨道末端时，由相应的移动式接驳平台传送到另一重载动力循环轨道。

8、进一步地，所述五轴龙门数控铣床由两条高刚性x轴轨道、一条高刚性y轴横梁、z轴配重系统和铣刀组成；其中，两条高刚性x轴轨道相互平行设置，高刚性y轴横梁两端分别可移动地架设在一条高刚性x轴轨道上；高刚性y轴横梁端部设置有x轴伺服双驱电机，用于驱动高刚性y轴横梁沿高刚性x轴轨道水平移动；所述z轴配重系统可移动的设置在高刚性y轴横梁上方的轨道上，通过电机和皮带驱动沿高刚性y轴横梁水平移动；z轴配重系统的下方安装铣刀，可带动铣刀做竖直运动以及旋转和摆动。

9、进一步地，所处扫描测量工作站由立柱、六轴机器人、扫描头、x行走轴及可调节固定底座组成；其中，x行走轴水平架设在两根立柱上端，六轴机器人通过电机和皮带驱动在x行走轴上实现其水平轴的运动，扫描头安装在六轴机器人的端部，并由机器人带动做另外五轴上的转动，实现对蒙皮执行全方位扫描测量；立柱下端安装在可调节固定底座上，用于对六轴机器人进行调节以及对扫描头进行标定；x行走轴的两端还设置有用于限制六轴机器人移动的限位块。

10、进一步地，所述中转台包括由方形框架、方管立架、横梁、立梁、吸盘抓手、可调节底座和可调节拉杆组成的机械手装置；其中，方形框架水平架设在其四角处的方管立架上端，横梁架设在方形框架上，通过其端部的电机和拖链驱动可沿方形框架的其中一对边框水平移动；立梁设置在横梁上，通过相应的电机和拖链可沿横梁水平移动；吸盘抓手设置在立梁下端，包含多个吸盘用于对蒙皮提供吸附力，并可通过相应的电机和拖链驱动随立梁做竖直方向的运动；各方管立架下端均安装在可调节固定底座上，每个方管立架中部通过一可调节拉杆与方形框架连接，用于实现方形框架与吸盘抓手的调整。

11、进一步地，所述蒙皮原料与成品立体库由原料库、成品库、堆高车、双向移载叉板、行走轨道组成；其中，原料库与成品库并排摆放且均包含多个独立货仓，行走轨道横置在各货仓口的朝向前方；堆高车可滑动地设置在行走轨道上；双向移载叉板设置在堆高车上，通过驱动电机驱动可沿堆高车立柱上下移动，其叉板可前后移动用于从货仓抽出原料、送上中转台以及将成品放入货仓；双向移载叉板上还设有用于对其控制的控制箱和指示灯；堆高车与双向移载叉板相互配合作为蒙皮取放装置，能够实现将原料库的任意货仓中的原料取出，以及将成品放入成品库的任意货仓中；

12、每个货仓中均设置有柔性存储治具，由焊接框架和设置在焊接框架上的多条柔性带组成；所述柔性带用于承载蒙皮原料和成品，以防止拉形后待加工的蒙皮原料与加工好的蒙皮成品发生不当变形。

13、上述本发明所提供的高效数控铣削加工工作站，将飞机蒙皮制造加工中所涉及的数控铣、测量扫描等多道必要工序有机整合，克服了现有技术中需反复更换模具及调整所导致的人力物力成本过高、效率低下的缺点，摆脱了上下料和转运过程对人工的依赖，大大提高了蒙皮生产线的自动化程度；对于蒙皮铣削的不同工序，本发明提供了多套铣床并行工作的设备形式，使生产过程得以加速。针对蒙皮原料出库和成品入库问题，本发明还提供了高度自动化的立体库设计，从而有效降低了对人工的需求，也保证了生产效率与安全性。

技术特征：

1.一种高效数控铣削加工工作站，其特征在于：由可移动式柔性夹具平台、循环式夹具轨道、扫描测量工作站、五轴龙门数控铣床、中转台以及蒙皮原料与成品立体库组成；

2.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所述可移动式柔性夹具平台由平台底座、多个万向真空吸盘、多个电动伺服柔性支撑柱、气电快插接口、伺服通讯接口以及缓冲帽；

3.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所述循环式夹具轨道由相互平行的两条重载动力循环轨道以及轨道两端的两部移动式接驳平台组成；可移动式柔性夹具平台在两重载动力循环轨道上反向移动，并在移动至所在的重载动力循环轨道末端时，由相应的移动式接驳平台传送到另一重载动力循环轨道。

4.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所述五轴龙门数控铣床由两条高刚性x轴轨道、一条高刚性y轴横梁、z轴配重系统和铣刀组成；其中，两条高刚性x轴轨道相互平行设置，高刚性y轴横梁两端分别可移动地架设在一条高刚性x轴轨道上；高刚性y轴横梁端部设置有x轴伺服双驱电机，用于驱动高刚性y轴横梁沿高刚性x轴轨道水平移动；所述z轴配重系统可移动的设置在高刚性y轴横梁上方的轨道上，通过电机和皮带驱动沿高刚性y轴横梁水平移动；z轴配重系统的下方安装铣刀，可带动铣刀做竖直运动以及旋转和摆动。

5.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所处扫描测量工作站由立柱、六轴机器人、扫描头、x行走轴及可调节固定底座组成；其中，x行走轴水平架设在两根立柱上端，六轴机器人通过电机和皮带驱动在x行走轴上实现其水平轴的运动，扫描头安装在六轴机器人的端部，并由机器人带动做另外五轴上的转动，实现对蒙皮执行全方位扫描测量；立柱下端安装在可调节固定底座上，用于对六轴机器人进行调节以及对扫描头进行标定；x行走轴的两端还设置有用于限制六轴机器人移动的限位块。

6.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所述中转台包括由方形框架、方管立架、横梁、立梁、吸盘抓手、可调节底座和可调节拉杆组成的机械手装置；其中，方形框架水平架设在其四角处的方管立架上端，横梁架设在方形框架上，通过其端部的电机和拖链驱动可沿方形框架的其中一对边框水平移动；立梁设置在横梁上，通过相应的电机和拖链可沿横梁水平移动；吸盘抓手设置在立梁下端，包含多个吸盘用于对蒙皮提供吸附力，并可通过相应的电机和拖链驱动随立梁做竖直方向的运动；各方管立架下端均安装在可调节固定底座上，每个方管立架中部通过一可调节拉杆与方形框架连接，用于实现方形框架与吸盘抓手的调整。

7.如权利要求1所述的高效数控铣削加工工作站，其特征在于：所述蒙皮原料与成品立体库由原料库、成品库、堆高车、双向移载叉板、行走轨道组成；其中，原料库与成品库并排摆放且均包含多个独立货仓，行走轨道横置在各货仓口的朝向前方；堆高车可滑动地设置在行走轨道上；双向移载叉板设置在堆高车上，通过驱动电机驱动可沿堆高车立柱上下移动，其叉板可前后移动用于从货仓抽出原料、送上中转台以及将成品放入货仓；双向移载叉板上还设有用于对其控制的控制箱和指示灯；堆高车与双向移载叉板相互配合作为蒙皮取放装置，能够实现将原料库的任意货仓中的原料取出，以及将成品放入成品库的任意货仓中；

技术总结
本发明公开了一种高效数控铣削加工工作站，将飞机蒙皮制造加工中所涉及的数控铣、测量扫描等多道必要工序有机整合，克服了现有技术中需反复更换模具及调整所导致的人力物力成本过高、效率低下的缺点，摆脱了上下料和转运过程对人工的依赖，大大提高了蒙皮生产线的自动化程度；对于蒙皮铣削的不同工序，本发明提供了多套铣床并行工作的设备形式，使生产过程得以加速。针对蒙皮原料出库和成品入库问题，本发明还提供了高度自动化的立体库设计，从而有效降低了对人工的需求，也保证了生产效率与安全性。

技术研发人员：程鹏志,谢亚苏,李涛,成刚,张胜伦
受保护的技术使用者：航宇智造（北京）工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17