CN114406326A - 一种飞机蒙皮的新型加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其中包括装配在五轴龙门机床上的蒙皮铣削五轴加工头、蒙皮专用定位夹紧装置、蒙皮型面快速测量装置。本发明替代了传统蒙皮化学铣削工艺，解决了化学铣削污染、轮廓度差、不能适用于铝锂蒙皮的加工等问题；本发明替代了蒙皮镜像铣工艺，解决了蒙皮镜像铣加工效率低、表面光洁度差、镜像铣设备成本高的问题；本发明将传统蒙皮分散加工中的先化铣下陷或镜像铣下陷再转轮廓铣工位的工序，改为蒙皮下陷铣和轮廓铣在同一工位的集中加工工序，一次完成，减少了蒙皮在加工过程中的转运、装夹，调整，测量的次数，降低了大飞机蒙皮制造过程的质量风险和成本。

Description

一种飞机蒙皮的新型加工工艺
技术领域
本发明属于飞机蒙皮加工工艺技术领域，具体涉及一种飞机蒙皮的新型加工工艺。
背景技术
在蒙皮加工领域里面，大型蒙皮以及壁厚要求严格的双曲壁板类零件的加工广泛采用化学铣加工，目前已开始采用新的镜像铣工艺代替化学铣工艺。
化学铣的工作原理是阳极溶解，首先将工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起来将需要加工的表面裸露，然后将工件浸入化学溶液中进行腐蚀，使金属按特定的部位溶解去除，达到加工目的。
化学铣存在以下缺点：1、化学铣过程产生的固液废料对环境会产生严重污染；2、许多新型蒙皮如新型飞机的铝锂合金蒙皮由于材料特性，采用化学铣加工表面质量难以控制，易形成麻点缺陷；3、轮廓精度差，化学铣区域轮廓经常超差。
镜像铣的工作原理是切削加工，由单点支撑，刀具在支撑点加工，刀具和支撑点同步移动。克服了化学铣轮廓度差及污染环境的缺点，也适合于对新型铝锂合金的加工。
镜像铣存在以下缺点：1、在切削加工时，蒙皮会发生弹性变形甚至颤振，影响铣削的深度控制和蒙皮的表面粗糙度；2、设备昂贵、占地面积大；3、加工效率低。
由此，提供一种飞机蒙皮的新型加工工艺克服上述两种蒙皮加工工艺方法的缺点，本工艺尤其适合于大批量蒙皮生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种飞机蒙皮的新型加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种飞机蒙皮的新型加工工艺，包括以下步骤：
S1、先将定位夹紧装置吊装在机床的底座上，并对定位夹紧装置5进行清洁和安装；
S2、将飞机蒙皮吊装至定位夹紧装置上，并使用飞机蒙皮上的工艺孔进行定位；
S3、启动飞机蒙皮专用定位夹紧装置进行抽真空，定位夹紧装置控制***按照设定程序进行抽真空作业；
S4、抽真空完成后，进行飞机蒙皮型面的快速扫描检测，利用检测设备采集飞机蒙皮型面的待加工区型面点云数据，利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，并与飞机蒙皮理论型面进行分析对比，并生成对比分析报表，若分析报表中出现超差区，则对超差区域进行标示，并重复进行S3和S4，直至无超差区；
S5、对飞机蒙皮进行下陷数控铣削加工，具体为普通机身蒙皮加工或U型深腔飞机蒙皮加工；普通机身蒙皮加工采用普通五轴加工头完成，U型深腔飞机蒙皮加工采用深腔铣头加工，加工过程中定位夹紧装置控制***始终保持抽真空度值在要求的范围内；
S6、蒙皮铣削加工完成后再次进行型面的快速扫描检测，确保加工部位符合产品要求；
利用检测设备采集飞机蒙皮型面加工区域型面点云数据，并利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，与飞机蒙皮模型进行对比，并生成对比分析报表，完成飞机蒙皮的下陷加工；
S7、飞机蒙皮外轮廓铣削加工。
进一步的，所述机床包括支撑座、横梁、纵梁、底座和滑套，所述支撑座设置有两个，且其相互平行设置，所述底座设置在两个支撑座之间，所述横梁水平纵向活动在支撑座之上，所述滑套水平横向活动在横梁中间，所述纵梁垂直活动在滑套中间，所述纵梁的底端在底座的上方处。
进一步的，所述定位夹紧装置上开设有多个真空吸附区域，通过多个真空吸附区域完成飞机蒙皮的真空吸附固定作用。
进一步的，所述深腔铣头通过安装座连接在纵梁的底端，所述深腔铣头上还连接有C轴电机和A轴电机。
进一步的，所述型面的快速扫描检测是安装在普通五轴加工头或深腔铣头底端的CCD快速照相设备，CCD快速照相设备随普通五轴加工头或深腔铣头移动完成快速扫描作业。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明能实现蒙皮下陷的加工以及外轮廓的加工，较传统化铣精度高，污染小，较镜像铣经济性高，效率高，加工表面质量高，适合蒙皮批量生产。将蒙皮下陷加工与轮廓加工采用同一设备，减少了工序和配套轮廓铣加工设备、阵列式吸附平台的工艺装备，解决了蒙皮镜像铣加工支撑面较小，加工过程中蒙皮发生颤振，切削深度和粗糙度无法控制的问题。定位夹紧装置使用树脂材料，对于同类近似蒙皮对定位夹紧装置可进行简单变更，定位夹紧装置可以针对多种图号蒙皮，经济性好。同时树脂材料可以重复使用，对环境污染小。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明定位夹紧装置结构示意图；
图3是本发明深腔铣头结构示意图。
附图标记说明：
1-支撑座；2-横梁；3-纵梁；4-底座；5-定位夹紧装置；51-模胎；52-抽真空密封结构；521-抽真空密封条槽；522-抽真空区；53-快速压紧件；54-辅助施压机构；6-深腔铣头；61-安装座；62-C轴电机；63-连接架；64-连接座；65-A轴电机；66-套筒；7-滑套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种飞机蒙皮的新型加工工艺，包括以下步骤：
S1、先将定位夹紧装置5吊装在机床的底座4上，并对定位夹紧装置5进行清洁和安装；
机床包括支撑座1、横梁2、纵梁3、滑套7和底座4，所述支撑座1设置有两个，且其相互平行设置，所述底座4设置在两个支撑座1之间，所述横梁2水平纵向活动在支撑座1之上，所述纵梁3垂直活动连接在滑套7中间，所述纵梁3垂直活动连接在滑套7中，所述纵梁3的底端在底座4的上方处。
S2、将飞机蒙皮吊装至定位夹紧装置5上，并使用飞机蒙皮上的工艺孔进行定位。
S3、启动飞机蒙皮专用定位夹紧装置5进行抽真空，定位夹紧装置5控制***按照设定程序进行抽真空；
所述定位夹紧装置5上开设有多个真空吸附区域，通过多个真空吸附区域完成飞机蒙皮的真空吸附固定作用；
具体的定位夹紧装置5包括模胎51、抽真空密封结构52和快速压紧件53；
所述模胎51顶面设置有内凹的弧形面，与待加工的飞机蒙皮弧度相同，用于在模胎51使用时能与待加工的飞机蒙皮紧密贴合。
所述模胎51采用能循环重复使用的树脂材料，树脂材料对环境污染小，表面光洁度高，对飞机蒙皮表面不产生划伤；树脂材料易机床切削加工，对设备无特殊要求，尺寸稳定性好；树脂材料重量轻，可快速修复，成本低，利于模胎51的加工和大范围使用。
在所述模胎51的弧形面内设置有抽真空密封结构52；所述抽真空密封结构52包括抽真空密封条槽521和抽真空区522，所述抽真空密封条槽521布设在模胎51的弧形面的外边上，所述抽真空密封条槽521里面安装有截面为O形的橡胶密封条，用于提高抽真空密封结构52外周的密封性。
所述抽真空区522设置有六个，且其均匀的分布设在模胎51上抽真空密封条槽内，通过抽真空区522进行分区域抽真空夹紧作业。
所述抽真空区522包括模胎条形接触面、抽真空条形气槽和抽真空气孔，所述模胎条形接触面设置在模胎51上，所述模胎条形接触面内开设有抽真空条形气槽，所述抽真空条形气槽采用宽度为4mm，深度2.5mm的长条形槽，所述抽真空条形气槽在模胎条形接触面内等间距的布设有多组，用于保证抽真空时的气流流动，并避免加工过程时出现蒙皮下陷的现象。
所述抽真空气孔设置有两个，且其贯穿模胎51将模胎条形接触面和模胎51的底面连通，所述抽真空气孔底端连通有抽真空设备，通过外接的抽真空设备利于抽真空气孔和抽真空条形气槽进行模胎条形接触面真空度的调整，从而完成待加工的飞机蒙皮的夹紧作业。
定位夹紧装置5还包括辅助施压机构54，所述辅助施压机构安装在模胎51上方的纵梁3上，在模胎51顶面长轴方向上抽真空密封结构52的两侧处对称的固定有多个快速压紧件53，所述快速压紧件53为快速压紧和脱离式的机电压紧件，用于完成快速压紧件53的模胎51外边处的压紧作业。
S4、抽真空完成后，进行飞机蒙皮型面的快速扫描检测，所述型面的快速扫描检测是安装在普通五轴加工头或深腔铣头6底端的CCD快速照相设备，CCD快速照相设备随普通五轴加工头或深腔铣头6移动完成快速扫描作业，利用检测设备采集飞机蒙皮型面的待加工区型面点云数据，利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，与飞机蒙皮理论型面进行分析对比，并生成对比分析报表，若分析报表中出现超差区，则对超差区域进行标示，并重复进行S3和S4，直至无超差区。
S5、对飞机蒙皮进行下陷数控铣削加工，具体为普通机身蒙皮加工或U型深腔飞机蒙皮加工；普通机身蒙皮加工采用普通五轴加工头完成，U型深腔飞机蒙皮加工采用深腔铣头6加工，加工过程中定位夹紧装置5控制***始终保持抽真空度值在要求的范围内；
所述深腔铣头6通过安装座61连接在纵梁3的底端，所述深腔铣头6上还连接有C轴电机62和A轴电机65；
具体的，深腔铣头6包括安装座61和转动连接在安装座61底端的连接架63，所述安装座61上固定有C轴电机62，所述C轴电机62的输出轴底端固定有C轴齿轮，通过C轴电机62带动C轴齿轮的转动驱动连接架63的转动。
所述连接架63内靠近顶端固定有A轴电机65，所述C轴电机62和A轴电机65分别为伺服电机，所述C轴电机62上还安装有配套的电磁刹车。
所述A轴电机65的转轴延伸至连接架63的外侧，且在所述A轴电机65的转轴外侧端固定有A轴齿轮，所述连接架63在A轴齿轮同侧的外侧端还分别转动连接有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和传动齿轮，所述A轴齿轮与第一齿轮之间啮合连接，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和传动齿轮自上而下依次啮合连接，从而完成传动作用。
所述第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均为大齿轮和小齿轮结构，所述第一齿轮与第二齿轮的大齿轮啮合连接，所述第二齿轮的大齿轮和小齿轮分别与第三齿轮的小齿轮和大齿轮啮合连接，所述第四齿轮的大齿轮和小齿轮也分别与第三齿轮的小齿轮和大齿轮啮合连接，所述传动齿轮与所述第四齿轮的小齿轮啮合连接。
而且所述第一齿轮、第二齿轮的小齿轮、第三齿轮的小齿轮、第四齿轮的小齿轮分别为齿数模数相同的的双联齿轮，组合成形成消隙结构，保证传动精度同时消除反向传动间隙的作用，提高传动时反向精度。
所述连接架63的底端开设有连接座64，所述连接座内转动连接有套筒66，所述套筒66内安装有电主轴，所述套筒66一侧的转轴与传动齿轮固定连接，所述连接座64内在套筒66另一侧的转轴外设置有刹车盘，刹车盘外接有与弹性体连通的空气压缩机，通过空气压缩机向弹性体内通入压缩空气使得弹性体膨胀，从而能完成套筒66转轴的环抱压迫刹车作用。
S6、蒙皮铣削加工完成后再次进行型面的快速扫描检测，确保加工部位符合产品要求。
利用检测设备采集飞机蒙皮型面加工区域型面点云数据，并利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，与飞机蒙皮模型进行对比，并生成对比分析报表，完成飞机蒙皮的下陷加工；
S7、飞机蒙皮外轮廓铣削加工。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、先将定位夹紧装置（5）吊装在机床的底座（4）上，并对定位夹紧装置（5）进行清洁和安装；
S2、将飞机蒙皮吊装至定位夹紧装置（5）上，并使用飞机蒙皮上的工艺孔进行定位；
S3、启动飞机蒙皮专用定位夹紧装置（5）进行抽真空，定位夹紧装置（5）控制***按照设定程序进行抽真空作业；
S4、抽真空完成后，进行飞机蒙皮型面的快速扫描检测，利用检测设备采集飞机蒙皮型面的待加工区型面点云数据，并利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，与飞机蒙皮理论型面进行分析对比，并生成对比分析报表，若分析报表中出现超差区，则对超差区域进行标示，并重复进行S3和S4，直至无超差区；
S5、对飞机蒙皮进行下陷数控铣削加工，具体为普通机身蒙皮加工或U型深腔飞机蒙皮加工；普通机身蒙皮加工采用普通五轴加工头完成，U型深腔飞机蒙皮加工采用深腔铣头（6）加工，加工过程中定位夹紧装置（5）控制***始终保持抽真空度值在要求的范围内；
S6、蒙皮铣削加工完成后再次进行型面的快速扫描检测，确保加工部位符合产品要求；
利用检测设备采集飞机蒙皮型面加工区域型面点云数据，并利用型面点云数据对飞机蒙皮实际型面进行数字化建模，与飞机蒙皮模型进行对比，并生成对比分析报表，完成飞机蒙皮的下陷加工；
S7、飞机蒙皮外轮廓铣削加工。
2.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其特征在于，所述机床包括支撑座（1）、横梁（2）、纵梁（3）、底座（4）和滑套（7），所述支撑座（1）设置有两个，且其相互平行设置，所述底座（4）设置在两个支撑座（1）之间，所述横梁（2）水平纵向活动在支撑座（1）之上，所述滑套（7）水平横向活动连接在横梁（2）中间，所述纵梁（3）垂直活动连接在滑套（7）中间，所述纵梁（3）的底端在底座（4）的上方处。
3.根据权利要求1所述的一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其特征在于，所述定位夹紧装置（5）上开设有多个真空吸附区域，通过多个真空吸附区域完成飞机蒙皮的真空吸附固定作用。
4.根据权利要求2所述的一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其特征在于，所述深腔铣头（6）通过安装座（61）连接在纵梁（3）的底端，所述深腔铣头（6）上还连接有C轴电机（62）和A轴电机（65）。
5.根据权利要求2所述的一种飞机蒙皮的新型加工工艺，其特征在于，所述型面的快速扫描检测是安装在普通五轴加工头或深腔铣头（6）底端的CCD快速照相设备，CCD快速照相设备随普通五轴加工头或深腔铣头（6）移动完成快速扫描作业。
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