插销式防逃逸工艺接头及其应用方法与流程

本发明总的涉及飞机数字化装配的自动调姿和对接领域，尤其涉及一种插销式防逃逸工艺接头及其应用方法。

背景技术：

随着国内航空产业的迅猛发展，飞机数字化自动装配技术日趋成熟。高精度、高效率、低能耗使得数字化装配系统普遍被各大飞机生产商所青睐。工艺接头是连接飞机产品与自动化装备的衔接点，传统的工艺接头通常设计成具有放松、防逃逸、锁紧三种状态，需要驱动力去实现三种状态之间的切换，一般形式有电机驱动、气缸驱动、人力驱动。传统的工艺接头结构复杂、成本高昂，为保证工艺部件的无应力固持和支撑，其锁紧零件需要设计成三位共心同步运动。此外，传统工艺接头的机械结构的复杂性也给加工制造带来了苛刻的要求。

插销式防逃逸接头是数字化自动装备工艺接头的一种，它与数控定位器配合使用，能够可靠地完成调姿、对接等动作。插销式防逃逸工艺接头与传统工艺接头相比，结构上有很大的简化。其中，插销式防逃逸工艺接头放弃了传统工艺接头的锁紧功能，保留了放松与防逃逸功能。工艺接头入位后，只需插入防逃逸插销即可实现防逃逸功能。在特定的产品部件对接工况下(固持、支撑只受重力方向的力，其他分力忽略不计)能够满足用户的需求。在部件调姿、对接过程中球头、球窝始终紧密贴合。

然而，飞机数字化应用的飞机型号越来越多，单一形式的工艺接头不能满足工厂的需求。不同的装配工艺所需求的工艺接头连接方式也不同。在同样能实现高精度、高效率装配的情况下，追求成本低廉、加工方便、容易操作、安全可靠的工艺接头已成为研究趋势。

技术实现要素：

本发明的目的是针对飞机大型部件的调姿和对接，设计出一种简单可靠的插销式防逃逸工艺接头，以弥补传统工艺接头中高成本、难加工的不足。同时兼顾定位器重复入位时的航向偏差问题，使该插销式防逃逸工艺接头可吸收定位器重复入位时的航向偏差，避免费时费力的定位器姿态的测量和校正。

为实现以上目的，根据本发明的一个方面，提供一种插销式防逃逸工艺接头，其固定于定位器上用于飞机工艺部件的对接和调姿，所述工艺接头包括：

球窝，其安装在飞机工艺部件上并形成有第一销孔；

球头，其通过底座安装于定位器上并与所述球窝配合接触，所述球头上形成有第二销孔；

插销，其在所述球窝与球头贴合到位时贯穿所述第一销孔和所述第二销孔；

其中，所述工艺接头还包括自适应调节装置，其与所述球头固定连接以促使所述球头自动调节在所述球窝中的位置偏差。

通过上述技术方案，借助于插销式防逃逸工艺接头，可实现工艺部件在装配过程中的高效率、高精度的调姿与对接。此外，自适应调节装置能够适应定位器重复入位时的航向偏差，保证插销顺利插入的同时，避免了定位器的重复测量以及校正定位器姿态。

根据一种实施方式，所述自适应调节装置包括安装于所述底座上的轴承座、固定于所述轴承座上的平面轴承、以及安装于所述平面轴承和所述球头之间的深沟球轴承。其中深沟球轴承、平面轴承保证了球头在一平面上绕唯一旋转轴自由旋转，为插入插销提供方便。

优选地，所述工艺接头还包括辅助防逃逸装置，其设置于所述球头内辅助防止插入的插销逃逸。

根据一种实施方式，所述辅助防逃逸装置包括弹簧柱塞，其设置在所述球头内形成的第三销孔中，所述第三销孔与所述第二销孔相通。

有利地，所述辅助防逃逸装置还包括位于所述弹簧柱塞一端的导向钢珠，所述插销上对应设有导向槽，所述导向钢珠在所述弹簧柱塞的作用下能够嵌入所述导向槽中，从而进一步防止插销逃逸。

根据一种实施方式，所述工艺接头还包括连接至所述球头的力传感器，从而实时测量调姿过程中飞机工艺部件的重量，避免工艺接头产生俯仰偏差，保持水平方向稳定。

有利地，所述球窝的第一销孔的直径略大于所述插销的直径，使得工艺连接形成小范围的球铰连接。球铰连接保证了在工艺接头的中心轴线与重力方向相同时，球窝在球头上只绕唯一固定点自由旋转，使工艺接头在装备系统中无应力点定位。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于飞机工艺部件的对接和调姿的防逃逸工艺接头连接方法，其采用上述插销式防逃逸工艺接头来实施，所述方法包括：

将多个插销式防逃逸工艺接头安装于定位器上，其中，各个球窝安装于飞机工艺部件上；

将飞机工艺部件吊装入位，在球窝和球头即将接触时，调整各个球头的第二销孔的朝向，使其与相对应的所述球窝的第一销孔对齐；

沿所述球窝的所述第一销孔和所述球头的所述第二销孔插入插销；

下降吊具，使所述球头完全支撑整个飞机工艺部件，并且所述球头和所述球窝形成球面副；

撤离吊具，进行飞机工艺部件的调姿和对接。

根据一种实施方式，所述方法还包括：

使用激光跟踪仪建立装配坐标系，在装配坐标系下标定出飞机工艺部件上各个球窝的中心位置；

调整各个球头的空间位置，使得各个球头的中心位置与相对应的球窝的中心位置重合。

在飞机工艺部件的装配过程中，采用激光跟踪仪有利于实时精确地检测工艺接头和飞机工艺部件的当前姿态，进而判断调姿偏差量来便于调整工艺接头的位置，实现更加可靠精确的调姿对接。

从上述技术方案的概述可以得知，本发明的优点至少在于：

1、本发明的插销式防逃逸工艺接头能够与数字化自动装配系统配合使用，可实现工艺部件在装配过程中高效率、高精度的调姿与对接；

2、本发明的插销式防逃逸工艺接头中，球头通过深沟球轴承固定在平面轴承上，可以保证球头在平面轴承的平面上绕深沟球轴承的轴线旋转，从而自动适应定位器重复入位时航向的偏差，保证插销顺利插入；

3、本发明的插销式防逃逸工艺接头中，在球头内设置弹簧柱塞，使其与插入的插销相抵接，进一步防止插销逃逸，保证了对接的可靠性。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中：

图1是根据本发明优选实施方式的插销式防逃逸工艺接头的截面示意图；

图2是图1所示插销式防逃逸工艺接头的侧面示意图，其中未示出球窝部分；

图3是图2所示插销式防逃逸工艺接头的顶部示意图。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。此外，示例的结构设计图仅用于便于理解本发明，而非对本发明的结构特征作出具体限定。

参见图1并结合图2和图3，根据本发明优选实施方式的插销式防逃逸工艺接头包括安装在飞机工艺部件上的球窝1和能够与球窝1配合接触的球头2，球窝1上形成有第一销孔11，球头2上形成有第二销孔21。插销6在球窝1与球头2贴合到位时贯穿第一销孔11和第二销孔21实现球窝1和球头2的防逃逸对接。球头2安装于底座10上，底 座10则通过例如螺钉等连接部件安装于定位器(未示出)上。通常情况下，该工艺接头以竖直方式安装于定位器和飞机工艺部件之间，通过球头承接工艺部件的重量，并借助于球头和球窝形成的球面副实现工艺部件的对接调姿。其中，球窝1的第一销孔11的直径略大于插销6的直径，以形成球铰连接，使工艺接头在装备系统中无应力点定位。

根据本发明，球头2固定连接有自适应调节装置，以使得球头和球窝接触时，球头2自动调节其在球窝1中的位置偏差，以吸收定位器重复入位时的航向偏差。如图1所示的，该自适应调节装置可包括安装于底座10上的轴承座8、固定于轴承座8上的平面轴承7、以及安装于平面轴承7和球头2之间的深沟球轴承3，轴承盖4安装于底座10上并覆盖自适应调节装置。借此，球头2可在平面轴承7的平面内绕深沟球轴承3的轴线转动，从而在插入插销6时自动调节第一销孔11和第二销孔21之间的偏差，实现插销6的顺利插入。

参见图1并结合图3，本发明还有利地在球头2内设置了第三销孔22，其内放置提供辅助防逃逸功能的弹簧柱塞5。在图中所示实施方式中，该第三销孔22形成在球头2顶部，并延伸至与第二销孔21相通。然而，可以理解的是，该第三销孔也可形成为从球头2的侧面延伸至与第二销孔21相通，只要在插销6插入第二销孔21时弹簧柱塞5能够与插销6相抵接实现防逃逸。作为一种优选实施方式，在弹簧柱塞5的一端可设置一导向钢珠51，相应地，插销6上对应设有导向槽61，在弹簧柱塞5的作用下，导向钢珠51能够嵌入导向槽61中实现防逃逸。

在实际使用中，通常针对一个飞机工艺部件采用多个工艺接头。因而，如何确保各个工艺接头的可靠稳定十分重要。为了实时测量调姿过程中飞机工艺部件被测部段的重量，防止工艺部件和工艺接头俯仰偏差的产生，工艺接头还包括连接至球头2的力传感器9。在示出的实施方式中，力传感器9固定在轴承座8上，如图1所示。根据力传感器9测得的数据，能够相应调整配重，保持水平方向的稳定支撑。此外，还能够根据测得的数据评判工艺接头的定位偏差，使各个工艺接头协同配合，相互之间没有导致工艺部件对接调姿误差的牵扯力。

下面将结合附图概述采用所示实施方式的插销式防逃逸工艺接头实现飞机工艺部件的对接和调姿的防逃逸工艺接头连接方法，以进一步理解本发明。

示例性的工作过程如下：

1、将多个插销式防逃逸工艺接头固定在数控定位器或者人工手摇定位器上，其中各个球窝安装于飞机工艺部件上；

2、使用激光跟踪仪建立装配坐标系，在装配坐标系下标定出飞机工艺部件上各个球窝的中心位置；

3、调整定位器上各个球头的空间位置，使得各个球头2的中心位置与相对应的球窝1的中心位置重合；

4、将飞机工艺部件吊装入位，在球窝1和球头2即将接触时，调整各个球头2的第二销孔21的朝向，使其与相对应的球窝1的第一销孔11对齐；

5、沿球窝1的第一销孔11和球头2的第二销孔21插入插销6；

6、下降吊具，使球头2完全支撑整个飞机工艺部件，由球窝1和球头2形成球面副；

7、撤离吊具，进行飞机工艺部件的调姿和对接。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上。应当理解的是，附图所示并加以描述的仅为本发明的原理，上述实施方式存在许多修改方式，这些方式对相关领域技术人员来说是很明显的。例如，图中示出的各部件的结构形状仅为示例，并不作为对本发明的限定，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。