【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机制造领域，尤其涉及一种飞机柔性工装系统及其安装方法。
技术介绍
1、目前，航空装备制造业作为国家重点发展的十大领域之一，对于经济发展、国家安全、科技创新和交通运输等方面都具有重要的意义，是一个国家综合实力和竞争力的重要体现。
2、飞机装配在整个航空制造业过程中是很关键的一个环节，工作量约占整个飞机制造的一半左右。但是，飞机装配特点是操作劳动量大，涉及的连接技术面较广，保证部件装配互换、协调的方法和过程较为复杂，并且要求保证整个装配过程中对接面的强度以及气动外形的准确。目前传统的机械式工装存在如下问题：
3、1、传统的机械式工装不能根据不同的材料调整工件的夹持力和支撑力；
4、2、传统的机械式工装柔性较差，不能适应不同曲度的蒙皮进行装配；
5、3、传统的机械式工装不能自适应的改变工件的支撑位置，对工件的支撑固定效果较差。
6、因此，针对前述问题，有必要提出一种适用不同材料工件、柔性更好、支撑固定效果更好的飞机柔性工装系统及其控制方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种飞机柔性工装系统及其控制方法。
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、提供一种飞机柔性工装系统及其控制方法，包括可移动的骨架夹持工装和若干蒙皮夹持工装；骨架夹持工装包括机架框和固定在机架框底部的若干伸缩支架腿，机架框上设置有可移动的若干组卡爪组滑动块，每组卡爪组滑动
4、进一步地，蒙皮夹持工装包括结构相同的左蒙皮夹持工装、中蒙皮夹持工装和右蒙皮夹持工装，左蒙皮夹持工装与中蒙皮夹持工装之间、中蒙皮夹持工装与右蒙皮夹持工装之间通过铰接轴铰接，左蒙皮夹持工装、右蒙皮夹持工装的底部均设置有伸缩装置，伸缩装置用于调节左蒙皮夹持工装、右蒙皮夹持工装与中蒙皮夹持工装的夹角。
5、进一步地，吸盘组件包括万向吸盘、吸盘伸缩筒和吸盘底座，吸盘伸缩筒的底部通过伸缩机构安装在吸盘底座内，吸盘伸缩筒的顶部设置有安装万向吸盘的吸盘吸附进气口；吸盘底座的外部设置有导向限位环，吸盘组滑动块上设置有与导向限位环配合的吸盘限位导向槽。
6、进一步地，还包括第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动卡爪组滑动块移动，第一驱动机构包括第一齿条、第一齿轮和第一电机，第一齿条设置在机架框顶部，第一齿轮设置在卡爪组滑动块的端部，第一齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮固定在第一电机的输出端。
7、进一步地，还包括第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动卡爪组件移动，第二驱动机构包括第二齿条、第二齿轮和第二电机，第二齿条固定在卡爪组滑动块的边侧，卡爪组滑动块上设置有安装卡爪组件的滑动条孔，卡爪组件的顶部穿过滑动条孔固定有卡爪滑动块，第二齿轮安装在第二电机的输出轴上，第二齿条与第二齿轮啮合，第二电机与卡爪滑动块固定连接；
8、进一步地，还包括第三驱动机构，第三驱动机构用于驱动吸盘组滑动块移动，第三驱动机构包括第三齿条、第三齿轮和第三电机，第三齿条固定在机座的边侧，第三齿轮安装在第三电机的输出端，第三齿条和第三齿轮啮合连接，第三电机固定在吸盘组滑动块的端部。
9、进一步地，还包括第四驱动机构，第四驱动机构用于驱动吸盘组件移动，第四驱动机构包括第四齿条、第四齿轮和第四电机，第四齿条固定在吸盘组滑动块的边侧，第四齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮通过连接轴与吸盘组件固定连接，吸盘组件上设置有与连接轴配合的牵引转轴孔，吸盘组滑动块上设置有与牵引转轴孔配合的水平导孔。
10、一种飞机柔性工装系统及其控制方法，包括如下步骤：
11、s1：先将壁板的三维模型参数导入工业软件，再将壁板与柔性工装模型进行仿真装配，得到蒙皮预装配数模；
12、s2：通过卡爪、吸盘组件的排列方式，以及蒙皮、骨架的最小变形量之间的优化模型，确定出全部卡爪与全部吸盘组件对应的工作位置坐标；
13、s3：根据卡爪组件、吸盘组件的工作位置坐标，先控制卡爪组滑动块、吸盘组滑动块移动到对应的工作位置，再控制卡爪组件、吸盘组件移动到对应的工作位置；
14、s4：卡爪组件、吸盘组件移动到工作位置后，先控制卡爪组件夹持骨架将蒙皮夹至吸盘组件上方位置，再控制卡爪组件松开骨架，同时控制吸盘伸缩筒伸长，万向吸盘根据装夹飞机蒙皮的曲度，以及自适应转动算法自适应转动至相切吸附位置；
15、s5：万向吸盘转动到相切吸附位置后，控制吸盘组件开始吸附，进行装配操作。
16、在步骤s2中，优化模型为：
17、蒙皮、骨架的最小变形量min{smax(x)，tmax(y)}满足：
18、
19、x＝(x1，x2，...，xq)；
20、y＝(y1，y2，…，yp)；
21、(xu，yl)∈a；u＝1,2，…，q；l＝1,2，…，p；
22、其中：x为吸盘定位方式；y为卡爪的夹紧方式；m为不同曲度的飞机外壳种数；smax(x)为蒙皮最大变形量；tmax(y)为骨架最大变形量；si(x)为第i种飞机外壳的蒙皮最大变形量；tl(y)为第i种飞机外壳的骨架最大变形量；a为一定约束条件下卡爪和真空吸盘的排列方式的可行设计域。xu为第u种吸盘定位方式；yl为第l种卡爪定位方式；q为吸盘排列方式的种数；p为卡爪排列方式的种数。
23、在步骤s4中，自适应转动算法的步骤如下：
24、s41：将需要装配的飞机外壳模型的数据点集插补为平滑的二维曲线函数；
25、具体的，通过吸盘组件轨道所在的面将需要装配的飞机外壳分割为若干个平面，将各个平面的外壳模型点集插补为一个二维曲线函数，获得的二维曲线函数如下：
26、
27、其中，hi＝xi-xi-1，hi为第i-1个外壳模型点和第i个外壳模型点之间的距离；mi-1为第i-1个外壳模型点的斜率；mi为第i个外壳模型点的斜率；yi-1为第i-1个外壳模型点的纵坐标；yi为第i个外壳模型点的纵坐标；fi(x)为插补之后的函数；x为坐标点在x轴上的坐标；y为坐标点在y轴上的坐标；xi-1为第i-1个外壳模型点在x轴上的坐标、xi为第i个外壳模型点在x轴上的坐标。
28、s42：根据插补出的二维曲线函数，算出对应轨道上的吸盘头自适应转动角度，计算吸盘头自适应转动角度的公式如下：
29、
30、其中：α为吸盘头自适应转动角度；l0为曲率圆的圆心在x方向上的坐标；h0为曲率圆的圆心在y方向上的坐标；κ为指定坐标的曲率；l1为吸盘在x方向上的坐标；r为指定坐标的曲率圆半径；l为吸盘头的长度；x为坐标点在x轴的坐标；y为坐标点在y轴的坐标；y′为坐标点函数值对于x轴自变量的导数、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种飞机柔性工装系统，其特征在于，包括可移动的骨架夹持工装(1)和若干蒙皮夹持工装；
2.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，所述蒙皮夹持工装(3)包括结构相同的左蒙皮夹持工装(2)、中蒙皮夹持工装(3)和右蒙皮夹持工装(4)，所述左蒙皮夹持工装(2)与中蒙皮夹持工装(3)之间、中蒙皮夹持工装(3)与右蒙皮夹持工装(4)之间通过铰接轴(6)铰接，所述左蒙皮夹持工装(2)、右蒙皮夹持工装(4)的底部均设置有伸缩装置，所述伸缩装置用于调节左蒙皮夹持工装(2)、右蒙皮夹持工装(4)与中蒙皮夹持工装(3)的夹角。
3.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，所述吸盘组件(28)包括万向吸盘(281)、吸盘伸缩筒(283)和吸盘底座(284)，所述吸盘伸缩筒(283)的底部通过伸缩机构安装在吸盘底座(284)内，所述吸盘伸缩筒(283)的顶部设置有安装万向吸盘(281)的吸盘吸附进气口(282)；所述吸盘底座(284)的外部设置有导向限位环(285)，所述吸盘组滑动块(21)上设置有与导向限位环(285)配合的吸盘限位导向槽(213)。<...
【技术特征摘要】
1.一种飞机柔性工装系统，其特征在于，包括可移动的骨架夹持工装(1)和若干蒙皮夹持工装；
2.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，所述蒙皮夹持工装(3)包括结构相同的左蒙皮夹持工装(2)、中蒙皮夹持工装(3)和右蒙皮夹持工装(4)，所述左蒙皮夹持工装(2)与中蒙皮夹持工装(3)之间、中蒙皮夹持工装(3)与右蒙皮夹持工装(4)之间通过铰接轴(6)铰接，所述左蒙皮夹持工装(2)、右蒙皮夹持工装(4)的底部均设置有伸缩装置，所述伸缩装置用于调节左蒙皮夹持工装(2)、右蒙皮夹持工装(4)与中蒙皮夹持工装(3)的夹角。
3.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，所述吸盘组件(28)包括万向吸盘(281)、吸盘伸缩筒(283)和吸盘底座(284)，所述吸盘伸缩筒(283)的底部通过伸缩机构安装在吸盘底座(284)内，所述吸盘伸缩筒(283)的顶部设置有安装万向吸盘(281)的吸盘吸附进气口(282)；所述吸盘底座(284)的外部设置有导向限位环(285)，所述吸盘组滑动块(21)上设置有与导向限位环(285)配合的吸盘限位导向槽(213)。
4.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动卡爪组滑动块(13)移动，所述第一驱动机构包括第一齿条(14)、第一齿轮(15)和第一电机，所述第一齿条(14)设置在机架框(11)顶部，所述第一齿轮(15)设置在卡爪组滑动块(13)的端部，所述第一齿条(14)与第一齿轮(15)啮合，所述第一齿轮(15)固定在第一电机的输出端。
5.根据权利要求1所述的飞机柔性工装系统，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动卡爪组件(19)移动，所述第二驱动机构包括第二齿条(110)、第二齿轮(111)和第二电机，所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，胡亚辉，周成武，张琳鑫，高源，赵武，于淼，郭鑫，李骏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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