一种航空发动机部件装配自动对接装置及对接方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航空发动机部件装配自动对接装置及对接方法，属于航空航天发动机自动化、数字化和智能化制造装备领域。对接装置包括安装吊座、电驱动滑台、工业相机、位移传感器、Y向直线导轨副、Y向滑板、XY向十字交叉滑轨副、力传感器安装座、零点定位系统、目标基准件、定位销气缸、Y向轴承支撑座、定位销套、滚珠丝杆副、丝杆螺母座、电机安装座、行星减速机、伺服电机、六自由度力传感器、浮动滑台、零点定位销组成，实现发动机部件装配自动对接，具有自动抓取、对接检测系统和对接执行系统，能够兼容一定范围内不同尺寸部件装配自动对接，具有精度高、效率高、安全性好的特点，大幅度降低了操作者劳动强度。

An automatic docking device for Aeroengine Parts assembly and its docking method

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机部件装配自动对接装置及对接方法
本专利技术涉及一种航空发动机部件装配自动对接装置及对接方法，属于航空航天发动机自动化、数字化和智能化制造装备领域。
技术介绍
航空发动机装配是发动机制造过程中最为重要的环节之一，其装配技术水平和装配质量直接影响发动机的工况特性，直接决定着发动机的可靠性、寿命及主要性能参数等，在装配过程中由成千或上万的零件组成，从零件制造开始到单元体部件装配，再经过总装和试车形成完整发动机交付，在这个过程中需要运用大量工装器具，涉及对发动机装配对象的反复姿态调整，通常经历多次折装、测量、修配和测试等循环过程，才能保证装配关键精度指标。因此，装配效率低，质量一次性交付合格率不高，严重制约了当代飞机主机厂对发动机提出的短周期、高可靠性、长寿命的综合要求。当前，国内航空发动机装配技术水平，明显落后于汽车、飞机等相关行业大量引入数字化、智能化生产线及装备，尤其是装配技术方面，在装配车间除了少量测量设备、动平衡机外，几乎难以看到其它先进工艺装备，采用简易机械焊接装配架、手工测量肉眼观察等传统制造方法仍然是主流。在航空发动机高端装备重点
，欧美国家投入巨资研制高效脉动生产线、AR辅助装配技术等，但对我国实行技术严密封锁和禁运策略，为了提升我国航空发动机产高端装备的整体水平，弥补制造工艺装备的短板，亟需自主创新、自主研制适合于我国发动机研制工艺特点的新技术、新方法和新装备来实现航空发动机部件装配的自动对接，这是航空发动机装配技术从传统固定装配模式向柔性化、数字化、智能化装配技术变革的发展趋势，在航空航天发动机数字化、智能化装配领域中具有广泛应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出一种航空发动机部件装配自动对接装置及对接方法，是基于发动机部件装配对接的装配实际大量需求出发，针对发动机多品种、小批量的生产特点，体现出柔性化、自动化、数字化制造技术，针对航空发动机涉及大量单元体部件装配进行全面技术升级具有重要意义。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种航空发动机部件装配自动对接装置，包括安装吊座、对接执行系统和对接检测系统；所述的安装吊座悬挂安装在桁架机械手或数控机床上，所述的对接执行系统和对接检测系统分别独立地安装于安装吊座的下方；所述的对接检测系统包括Y向直线导轨副、Y向滑板、XY向十字交叉滑轨副、浮动滑台、六自由度力传感器和零点定位系统；所述的Y向滑板活动安装于安装吊座底部的Y向直线导轨副上，Y向滑板上表面和安装吊座之间设有Y向传动组件；所述的浮动滑台活动安装于Y向滑板下表面的XY向十字交叉滑轨副上，浮动滑台和Y向滑板之间设有定位组件；所述的六自由度力传感器通过力传感器安装座固定在浮动滑台的底部，力传感器安装座的下方设有零点定位系统；所述的对接检测系统包括目标基准件、工业相机、电驱动滑台和位移传感器，所述的工业相机和电驱动滑台安装在固定于安装吊座底部的安装架上，位移传感器安装在电驱动滑台上，目标基准件安装在待装配发动机部件上。优选的，所述的对接检测系统中的Y向传动组件包括Y向轴承支撑座、滚珠丝杆副、丝杆螺母座、直角行星减速机和伺服电机；所述的伺服电机通过直角行星减速机与滚珠丝杆副传动连接，所述的滚珠丝杆副中的丝杠与安装吊座上的Y向直线导轨副平行，丝杠的一端通过Y向轴承支撑座安装在安装吊座上，丝杠的另一端与直角行星减速机的Y向输出轴连接，滚珠丝杆副中的螺母与设置在Y向滑板上的丝杆螺母座固定连接。优选的，所述的定位组件包括定位销气缸、定位销和定位销套；所述的定位销气缸固定安装在浮动滑台的中心位置，定位销气缸的活塞杆上安装有定位销，定位销套设置在位于定位销正上方的Y向滑板上；当定位销气缸的活塞杆伸出时，推动定位销与定位销套相配合，XY向十字交叉滑轨副处于锁定模式；当定位销气缸的活塞杆缩回时，定位销从定位销套中脱出，XY向十字交叉滑轨副处于浮动模式。优选的，所述的零点定位系统由零点定位器、零点定位销、液压或气动单元组成，零点定位器固定安装在力传感器安装座的底部，零点定位销设于目标基准件上，目标基准件上的零点定位销伸入零点定位器的夹头后自动定位，并由夹头中的锁紧模块锁紧，锁紧模块由液压或气动单元提供动力。优选的，所述的目标基准件为快换法兰。优选的，所述的安装架包括竖直连接板和圆底板，圆底板通过竖直连接板与安装吊座相连，圆底板的中心位置开设有供工业相机拍摄的通孔，沿圆底板的径向均匀开设有与电驱动滑台位置相匹配的条形孔，位移传感器穿过条形孔并在电驱动滑台的驱动下沿条形孔移动。优选的，所述的条形孔为两条X向条形孔和两条Y向条形孔。本专利技术还公开了一种使用上述航空发动机部件装配自动对接装置的对接方法，步骤如下：1)对接前准备：将存放待装配发动机部件的放置架、以及安装有发动机机匣对接配合面的发动机装配柔性定位器放置在指定位置，将目标基准件安装在待装配发动机部件的非对接面上；将所述的对接装置悬挂安装在桁架机械手或数控机床上，移动实现对接检测系统和对接执行系统的功能切换；2)校正目标基准件的中心位置：通过桁架机械手或数控机床移动对接检测系统至放置架中心位置的正上方，并保持一定安全距离，通过工业相机检测待对接发动机部件上目标基准件的实际中心位置，对下一步自动抓取工作时待执行中心位置进行校正；3)自动抓取待装配发动机部件：通过平移切换使对接执行系统处于目标基准件中心位置的正上方，通过控制浮动滑台和Y向滑板之间的定位组件使XY向十字交叉滑轨副处于锁定模式下；控制对接装置下移，零点定位系统锁紧，完成待装配发动机部件的自动抓取；4)调整发动机机匣对接配合面的位姿：移动对接检测系统至发动机机匣对接配合面上方，并保持一定安全距离，调整位移传感器位置与发动机机匣对接配合面直径大小相匹配；控制对接装置下移，通过位移传感器测量发动机机匣对接配合面，完成实际位姿的判断计算，并将当前位姿计算数据反馈给航空发动机装配柔性定位器，完成A轴和/或B轴的位姿调整；5)校正发动机机匣对接配合面的中心位置：通过工业相机检测发动机机匣对接配合面的实际中心位置，对下一步自动对接工作时待执行中心位置进行校正；6)自动对接：通过平移切换使抓有待装配发动机部件的对接执行系统处于发动机机匣对接配合面中心位置的正上方，控制对接装置下移，开始自动对接过程，通过六自由度力传感器实时监测对接状态；当自动对接进行到精密配合止口时，切换XY向十字交叉滑轨副至浮动模式，实现装配误差的自适应纠偏，直至对接到位；零点定位系统脱开，一个待装配发动机部件的自动对接完成；7)多个待装配发动机部件的对接过程重复上述步骤1)至步骤6)。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果：1)本专利技术的航空发动机部件装配自动对接装置，安装在对接检测系统上的位移传感器可以通过电驱动滑台和圆底板上的条形孔实现径向位置可调，可适应航空发动机类似不同大小和规格部件的装配对接，具有柔性化特点；2)本专利技术的对接装置通过对接检测系统和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机部件装配自动对接装置，其特征在于，包括安装吊座(1)、对接执行系统和对接检测系统；所述的安装吊座(1)悬挂安装在桁架机械手或数控机床上，所述的对接执行系统和对接检测系统分别独立地安装于安装吊座(1)的下方；/n所述的对接检测系统包括Y向直线导轨副(5)、Y向滑板(6)、XY向十字交叉滑轨副(7)、浮动滑台(20)、六自由度力传感器(19)和零点定位系统；所述的Y向滑板(6)活动安装于安装吊座(1)底部的Y向直线导轨副(5)上，Y向滑板(6)上表面和安装吊座(1)之间设有Y向传动组件；所述的浮动滑台(20)活动安装于Y向滑板(6)下表面的XY向十字交叉滑轨副(7)上，浮动滑台(20)和Y向滑板(6)之间设有定位组件；所述的六自由度力传感器(19)通过力传感器安装座(8)固定在浮动滑台(20)的底部，力传感器安装座(8)的下方设有零点定位系统；/n所述的对接检测系统包括目标基准件(10)、工业相机(3)、电驱动滑台(2)和位移传感器(4)，所述的工业相机(3)和电驱动滑台(2)安装在固定于安装吊座(1)底部的安装架上，位移传感器(4)安装在电驱动滑台(2)上，目标基准件安装在待装配发动机部件上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机部件装配自动对接装置，其特征在于，包括安装吊座(1)、对接执行系统和对接检测系统；所述的安装吊座(1)悬挂安装在桁架机械手或数控机床上，所述的对接执行系统和对接检测系统分别独立地安装于安装吊座(1)的下方；
所述的对接检测系统包括Y向直线导轨副(5)、Y向滑板(6)、XY向十字交叉滑轨副(7)、浮动滑台(20)、六自由度力传感器(19)和零点定位系统；所述的Y向滑板(6)活动安装于安装吊座(1)底部的Y向直线导轨副(5)上，Y向滑板(6)上表面和安装吊座(1)之间设有Y向传动组件；所述的浮动滑台(20)活动安装于Y向滑板(6)下表面的XY向十字交叉滑轨副(7)上，浮动滑台(20)和Y向滑板(6)之间设有定位组件；所述的六自由度力传感器(19)通过力传感器安装座(8)固定在浮动滑台(20)的底部，力传感器安装座(8)的下方设有零点定位系统；
所述的对接检测系统包括目标基准件(10)、工业相机(3)、电驱动滑台(2)和位移传感器(4)，所述的工业相机(3)和电驱动滑台(2)安装在固定于安装吊座(1)底部的安装架上，位移传感器(4)安装在电驱动滑台(2)上，目标基准件安装在待装配发动机部件上。


2.根据权利要求1所述的一种航空发动机部件装配自动对接装置，其特征在于，所述的对接检测系统中的Y向传动组件包括Y向轴承支撑座(12)、滚珠丝杆副(14)、丝杆螺母座(15)、直角行星减速机(17)和伺服电机(18)；所述的伺服电机(18)通过直角行星减速机(17)与滚珠丝杆副(14)传动连接，所述的滚珠丝杆副(14)中的丝杠与安装吊座(1)上的Y向直线导轨副(5)平行，丝杠的一端通过Y向轴承支撑座(12)安装在安装吊座(1)上，丝杠的另一端与直角行星减速机的Y向输出轴连接，滚珠丝杆副(14)中的螺母与设置在Y向滑板(6)上的丝杆螺母座(15)固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种航空发动机部件装配自动对接装置，其特征在于，所述的定位组件包括定位销气缸(11)、定位销和定位销套(13)；所述的定位销气缸(11)固定安装在浮动滑台(20)的中心位置，定位销气缸(11)的活塞杆上安装有定位销，定位销套(13)设置在位于定位销正上方的Y向滑板(6)上；
当定位销气缸(11)的活塞杆伸出时，推动定位销与定位销套(13)相配合，XY向十字交叉滑轨副(7)处于锁定模式；当定位销气缸(11)的活塞杆缩回时，定位销从定位销套(13)中脱出，XY向十字交叉滑轨副(7)处于浮动模式。


4.根据权利要求1所述的一种航空发动机部件装配自动对接装置，其特征在于，所述的零点定位系统由零点定位器(9)、零点定位销(21)、液压或气动单元组成，零点定位器(9)固定安装在力传感器安装座(8)的底部，零点定位销(21)设于目标基准件上，目标基准件上的零点定位销(21)伸入零点定位器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小东，徐进，陈立省，
申请(专利权)人：杭州特翌智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33