一種艙段對接裝配輔助工裝的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種艙段對接裝配的輔助工裝，該工裝用于輔助大型艙段的對接裝配。該工裝包括精密測量系統(tǒng)，可調(diào)萬向輪支撐架及固定支撐架。精密測量系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測兩段艙體零件基準(zhǔn)面的角度偏差；可調(diào)萬向輪支撐架用于固定可調(diào)艙段并調(diào)節(jié)其空間位姿；固定支撐架用于固定目標(biāo)艙段。本實(shí)用新型能夠方便、精確地調(diào)節(jié)艙體的位姿，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控兩艙體基準(zhǔn)面的角偏誤差，可大幅度提高大型艙體零件精密裝配的效率及成功率。
【專利說明】一種艙段對接裝配輔助工裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種艙段零件對接裝配輔助工裝。其中包括可調(diào)萬向輪支撐架、固定支架和精密測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器艙段連接裝配的重要指標(biāo)之一就是各艙段間軸線的角偏誤差，由于安裝在艙體內(nèi)部的各種傳感器的軸線都是以艙體的軸線為基準(zhǔn)的，所以，保證機(jī)械軸線的角偏誤差是保證各傳感器電氣軸線角偏誤差的重要手段。而保證其電氣軸線的角偏誤差是保證飛行器正常工作的重要前提。因此，通過裝配來保證飛行器各艙體軸線之間的角偏誤差是十分有意義的。
[0003]裝配是產(chǎn)品生命周期中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和可裝配性直接影響和制約著產(chǎn)品的使用性能和開發(fā)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代制造中，裝配工作量占整個(gè)產(chǎn)品研制工作量的20%-70%，平均可以達(dá)到45%，裝配時(shí)間占整個(gè)生產(chǎn)時(shí)間的40%-60%。同時(shí)，產(chǎn)品的裝配通常是手工勞動(dòng)量大、費(fèi)用高且屬于產(chǎn)品研制工作的后端，提高裝配生產(chǎn)率和裝配精度所帶來的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)比單純地降低零件生產(chǎn)成本所帶來的經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0004]以某型飛行器艙段連接為例，由于缺乏科學(xué)完善的技術(shù)手段，裝配精度的保證主要依靠個(gè)別技師的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，定崗定人，不利于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，耗時(shí)嚴(yán)重。在飛行器的連接裝配過程中，由于一直未掌握關(guān)鍵控制點(diǎn)和影響產(chǎn)品性能的敏感參數(shù)，裝配人員按照現(xiàn)有工藝裝配出來的飛行器一次合格率低、一致性差，一次裝配成功率僅接近于10%，一般經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，裝配誤差才能滿足要求，這嚴(yán)重影響了飛行器系統(tǒng)的性能。所以，通過解決飛行器精密裝配問題，特別是高精度、高速度、體積小、工作環(huán)境惡劣的飛行器裝配問題，提高其裝配精度，裝配的一致性、質(zhì)量穩(wěn)定性及系統(tǒng)可靠性，提高飛行器的生產(chǎn)制造能力，提高裝配一次成功率，降低飛行器生產(chǎn)制造、維護(hù)和使用成本，從而提高飛行器的整體性能是迫在眉睫的。
[0005]目前我國軍工復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、零部件繁雜等特點(diǎn)，其裝配有時(shí)還有安全性裝配或不可逆性裝配(所謂不可逆性又稱為少可逆性裝配，是指多次拆裝將導(dǎo)致產(chǎn)品達(dá)不到性能指標(biāo)甚至報(bào)廢的裝配)等要求。同樣存在必須經(jīng)過多次“試裝一拆卸一重裝”才能裝配出合格產(chǎn)品，裝配精度由“選配一測試一調(diào)整”法保證，協(xié)調(diào)和實(shí)物試裝工作量大，周期長等問題。即使這樣，產(chǎn)品裝配質(zhì)量也難以得到保證，一致性較差。裝配現(xiàn)場仍然以紙質(zhì)的工藝卡為主來指導(dǎo)工人操作，工藝的指導(dǎo)性不強(qiáng)。因此，進(jìn)行精度分析技術(shù)的研究同樣具有深遠(yuǎn)意義。
[0006]在傳統(tǒng)的艙段對接裝配過程中，艙體的裝配角偏精度是通過經(jīng)驗(yàn)豐富的技師通過反復(fù)的拆裝以及裝配后測量來保證的，這樣的裝配方式不僅效率極低，艙段的裝配特征也可能在反復(fù)拆裝的過程中遭到破壞，從而產(chǎn)生不可修復(fù)的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型所解決的問題就是克服上述技術(shù)的不足，利用可調(diào)萬向輪支撐架和精密測量系統(tǒng)的特點(diǎn)，完成對艙段零件裝配過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過測得數(shù)據(jù)對裝調(diào)進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)裝測同步進(jìn)行。
[0008]一種艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，包括精密測量系統(tǒng)、固定支撐架及可調(diào)萬向輪支撐架三個(gè)部分。
[0009]所述精密測量系統(tǒng)包括激光跟蹤儀、6D測量頭、靶球及配件，用于監(jiān)測兩個(gè)艙段基準(zhǔn)面的角度偏差及兩個(gè)艙段銷空的平行度誤差。
[0010]所述固定支撐架由固定托架及4個(gè)頂塊組成，固定托架與頂塊間通過螺紋調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接，頂塊可以沿支撐架圓弧部分徑向調(diào)節(jié)高度。
[0011]所述可調(diào)萬向輪支撐架由支撐架、3個(gè)可調(diào)長度萬向輪及2個(gè)頂塊組成，支撐架為圓框架結(jié)構(gòu)，圓框上有連接孔和兩個(gè)定位銷孔。
[0012]3個(gè)萬向輪通過螺紋與支撐架配合調(diào)節(jié)長度，支撐架與2個(gè)頂塊通過螺紋調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接，頂塊可以沿支撐架圓弧部分徑向調(diào)節(jié)高度。
[0013]所述6D測量頭與可調(diào)萬向輪支撐架上端面固聯(lián)，6D測量頭的底面與支撐架安裝面的垂直度為0.005mm，6D測量頭的前側(cè)面與安裝面的平行度為0.005mm，安裝面上的兩個(gè)定位銷孔中心連線與6D測量頭底面的平行度為0.005mm。
[0014]將艙段零件放置并固定于支撐架上后，可以通過支撐架的三條腿以及下面的萬向輪調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)艙段5個(gè)自由度的調(diào)節(jié)，調(diào)整艙段零件在空間的位姿。
[0015]所述固定支架是用于固定目標(biāo)艙段的支撐平臺，固定托架上表面為圓弧面，艙段與固定托架不直接接觸，而是通過4個(gè)頂塊實(shí)現(xiàn)對艙段的支撐，頂塊可以沿支撐架圓弧部分徑向調(diào)節(jié)。
[0016]所述精密測量系統(tǒng)先通過靶球在目標(biāo)艙段的基準(zhǔn)面上掃描測量，建立目標(biāo)艙段的局部坐標(biāo)系，然后調(diào)節(jié)可調(diào)萬向輪支撐架的空間位姿，使之盡可能的與目標(biāo)艙段的坐標(biāo)系平行，在這個(gè)過程中6D測量頭(4)作為位姿測量裝置為操作者提供其與目標(biāo)艙段坐標(biāo)系的偏差，從而達(dá)到邊測邊調(diào)。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018]I可調(diào)萬向輪支撐架可實(shí)現(xiàn)對艙段零件空間位姿的自由調(diào)節(jié)。萬向輪(2)可實(shí)現(xiàn)對艙段一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)平動(dòng)的位姿調(diào)節(jié)；支撐架(I)的三條腿實(shí)現(xiàn)對剩余一個(gè)平動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的位姿調(diào)節(jié)。
[0019]2精密測量系統(tǒng)使得裝調(diào)過程可視化，6D測量頭(4)與支撐架(I)的裝配是通過嚴(yán)格的裝配精度保證的。因此，通過測量6D測量頭(4)的空間位姿就可對裝調(diào)過程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的軸測圖；
[0022]圖中各標(biāo)號表示:
[0023]I一支撐架；2—萬向輪；3—頂塊；4一6D測量頭；5—固定托架；6—激光跟蹤儀；7—目標(biāo)艙段；8—靶球；9一可調(diào)艙段；10—靶球；11 一基準(zhǔn)面I ;12—基準(zhǔn)面2?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示搭建精密測量系統(tǒng)，可調(diào)萬向輪支撐架和固定支架，所述6D測量頭4與支撐架I上端面固聯(lián)，并保證6D測量頭4的底面與支撐架I安裝面的垂直度為0.005mm,6D測量頭4的前側(cè)面與安裝面的平行度為0.005mm,安裝面上的兩個(gè)銷孔中心連線與6D測量頭4底面的平行度為0.005mm ；
[0025]將目標(biāo)艙段固定于固定托架5，通過調(diào)節(jié)頂塊3使得目標(biāo)艙段大致位于水平；
[0026]利用靶球8，擬合計(jì)算出基準(zhǔn)面I的法線方向作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系的X方向，測量銷釘孔的中心位置，兩者連線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的y方向，利用右手定則確定坐標(biāo)軸z方向。由于只關(guān)心角偏，所以坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置不重要；
[0027]將可調(diào)艙段9固定于支撐架I上，基準(zhǔn)面2與安裝面貼合，通過兩個(gè)銷釘定位，螺栓預(yù)緊；
[0028]將目標(biāo)艙段7與可調(diào)艙段9大致貼合，利用6D測量頭4與激光跟蹤儀6的測量結(jié)果計(jì)算角偏誤差，通過可調(diào)萬向輪支撐架微調(diào)目標(biāo)艙段位姿，消除角偏；
[0029]使用兩個(gè)銷釘定位目標(biāo)艙段，螺栓預(yù)緊。
【權(quán)利要求】
1.一種艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，包括精密測量系統(tǒng)、固定支撐架及可調(diào)萬向輪支撐架三個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，所述精密測量系統(tǒng)包括激光跟蹤儀、6D測量頭、靶球及配件，用于監(jiān)測兩個(gè)艙段基準(zhǔn)面的角度偏差及兩個(gè)艙段銷空的平行度誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，所述固定支撐架由固定托架及4個(gè)頂塊組成，固定托架與頂塊間通過螺紋調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接，頂塊可以沿支撐架圓弧部分徑向調(diào)節(jié)高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，所述可調(diào)萬向輪支撐架由支撐架、3個(gè)可調(diào)長度萬向輪及2個(gè)頂塊組成，支撐架為圓框架結(jié)構(gòu)，圓框上有連接孔和兩個(gè)定位銷孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，3個(gè)萬向輪通過螺紋與支撐架配合調(diào)節(jié)長度，支撐架與2個(gè)頂塊通過螺紋調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接，頂塊可以沿支撐架圓弧部分徑向調(diào)節(jié)高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述艙段對接裝配輔助工裝，其特征在于，所述6D測量頭與可調(diào)萬向輪支撐架上端面固聯(lián)，6D測量頭的底面與支撐架安裝面的垂直度為0.005mm，6D測量頭的前側(cè)面與安裝面的平行度為0.005mm,安裝面上的兩個(gè)定位銷孔中心連線與6D測量頭底面的平行度為0.005mm。
【文檔編號】G01B11/27GK203443547SQ201320383400
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】曹玉君, 秦勇, 李欣, 寧丹峰, 于乃輝, 董程, 尚建忠, 張立明 申請人:北京航天新風(fēng)機(jī)械設(shè)備有限責(zé)任公司