一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮对接装备及方法与流程

本申请涉及飞机部件装配技术，特别是一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮的对接装备和方法。

背景技术：

在飞机产品部件中，壁板类部件很多，机身段、翼盒、垂平尾都是由壁板、框肋、剪切角片等结构组成的，每种壁板组件均是由壁板蒙皮和长桁组成的。壁板蒙皮和长桁形成壁板组件时，需要将长桁准确的定位到蒙皮上，这就需要通过相关工艺装备来实现其定位。

一般采用金属长桁、壁板蒙皮采用装配型架及定位卡板进行定位，随着复合材料技术的发展与应用，湿长桁湿蒙皮、干长桁湿蒙皮预装都是复合材料壁板成型过程中必备的一种成型加工工艺，由于其长桁、壁板蒙皮对接时为热压成型前阶段，零件特别是蒙皮大部分情况是有胶粘性的，人力、机械轻易不能与之接触，普通的定位手段很难保证其定位，特别是当这种蒙皮超出人手达到范围的宽度时就更凸显其问题所在了。

涉及到干长桁、湿蒙皮均为复合材料的结构情况下，需要将长桁通过拾取、放置、取隔离膜、对接、压实等步骤实现长桁的精确定位压紧，长桁截面一般由高度40～150mm、宽度30～80mm、间隔60～200mm不等，而且这些长桁有l、工、t、z等各种型状，要在较小空间实现这些长桁的通用定位，需要充分考虑长桁拾取、定位、压紧等基本要求和流程，这就对接装备和方法要求非常复杂。

目前在波音、空客等飞机制造商相关复合材料生产有相关的研究和试验，但相关流程非常复杂、装备制造成本非常高、通用性非常有限，所以需要针对国际国内复合材料发展现状，研究相应的成本较为低廉、通用性较强、流程简单的对接方法和技术装备是必然趋势。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮对接装备及方法，该方法及装备可以适用于各类飞机壁板干长桁湿蒙皮的对接，是一种成本低廉、通用性强、流程简单的长桁蒙皮对接方法及装备。

为达到以上目的，本申请采取如下技术方案予以实现：

一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮对接装备，其结构包括基础平台、x向滑轨、两个拾取龙门、一个对接龙门、蒙皮模胎、长桁放置架；两排x向滑轨沿基础平台纵向平行布置在台面上，两个拾取龙门和一个对接龙门依次连接在x向滑轨上并可沿x向滑轨移动，蒙皮模胎和长桁放置架并列放置在基础平台表面两排x向滑轨中间，拾取龙门包括龙门框、y向滑轨、两个机械臂及其夹持结构，y向滑轨布置在龙门框横梁两个侧面上，机械臂固定在y向滑轨上，夹持结构固定在机械臂末端，机械臂沿y向滑轨移动并做空间六自由度运动，带动夹持结构运动到指定位置；对接龙门包括龙门框、y向滑轨、两个机械臂、夹持结构、定位压紧结构，y向滑轨布置在龙门框横梁两个侧面上，机械臂固定在y向滑轨上，夹持结构和定位压紧结构分别固定在两个机械臂末端，机械臂沿y向滑轨移动并做空间六自由度运动，带动夹持结构和定位压紧结构运动到指定位置。

用该装备进行干长桁湿蒙皮对接的方法具体步骤如下：

(a)拾取龙门、对接龙门及其机械臂带动定位压紧结构和夹持结构撤离至基础平台在纵向的一个端头；

(b)蒙皮模胎、长桁放置架进入龙门框区域内，在全局坐标系下对蒙皮模胎和长桁放置架的空间位置关系进行标定；

(c)拾取龙门、对接龙门及机械臂带动定位压紧结构和夹持结构根据长桁长度位置均匀分布，拾取龙门与对接龙门通过机械臂及其定位压紧结构和夹持结构将长桁放置架上的长桁夹紧、拾取至蒙皮模胎上，将长桁放置在蒙皮上的初始定位位置上；

(d)拾取龙门及其机械臂带动夹持结构脱离长桁，移至基础平台在纵向的另一个端头，对接龙门其中一个机械臂带动夹持结构脱离长桁向上收起至距离蒙皮模胎最高点150mm以上后固定；

(e)对接龙门通过机械臂带动定位压紧结构依据一个长桁端头及其立肋侧面将长桁航向及轴线面进行准确定位，然后利用定位压紧结构将长桁压实在蒙皮上，从长桁的一个端头定位压紧至另一个端头定位直至完成；

(f)拾取龙门、对接龙门及其机械臂带动定位压紧结构和夹持结构撤离，进行下一个长桁的拾取、夹紧、定位、滚压工序；

(g)完成单块壁板所有长桁与蒙皮的定位压紧后，对接好的壁板随蒙皮模胎和长桁放置架依次撤离，进入下一道壁板长桁与蒙皮的对接工序。

本申请的优点在于利用了龙门框式末端执行器移动定位及精密非精密定位区分的基本原理，通过较小的成本实现了在长桁蒙皮对接的通用性定位，对可飞机复合材料干长桁湿蒙皮壁板成型有普遍适用性。

以下结合附图及实施例对本申请作进一步的详细描述。

附图说明

图1一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮对接装备结构图

图2定位及龙门位置关系图

图3长桁拾取及定位图

图中编号说明：1、基础平台；2、x向滑轨；3、拾取龙门；4、对接龙门；5、蒙皮模胎；6、长桁放置架；7、龙门框；8、y向滑轨；9、机械臂；10、夹持结构；11、定位压紧结构；12、壁板；13、长桁；14、蒙皮；15、全局坐标系。

具体实施方式

参见图1～图3，一种复合材料壁板干长桁湿蒙皮对接装备，其结构包括基础平台1、x向滑轨2、两个拾取龙门3、一个对接龙门4、蒙皮模胎5、长桁放置架6；两排x向滑轨2沿基础平台1纵向平行布置在台面上，两个拾取龙门3和一个对接龙门4依次连接在x向滑轨2上并可沿x向滑轨2移动，蒙皮模胎5和长桁放置架6并列放置在基础平台1表面两排x向滑轨2中间，拾取龙门3包括龙门框7、y向滑轨8、两个机械臂9及其夹持结构10，y向滑轨8布置在龙门框7横梁两个侧面上，机械臂9固定在y向滑轨8上，夹持结构10固定在机械臂末端，机械臂9沿y向滑轨8移动并做空间六自由度运动，带动夹持结构10运动到指定位置；对接龙门4包括龙门框7、y向滑轨8、两个机械臂9、夹持结构10、定位压紧结构11，y向滑轨8布置在龙门框7横梁两个侧面上，机械臂9固定在y向滑轨8上，夹持结构10和定位压紧结构11分别固定在两个机械臂9末端，机械臂9沿y向滑轨8移动并做空间六自由度运动，带动夹持结构10和定位压紧结构11运动到指定位置。

进行对接时操作方法及步骤具体如下：

(a)拾取龙门3、对接龙门4及其机械臂9带动定位压紧结构11和夹持结构10撤离至基础平台1在纵向的一个端头；

(b)蒙皮模胎5、长桁放置架6进入龙门框7区域内，在全局坐标系15下对蒙皮模胎5和长桁放置架6的空间位置关系进行标定；

(c)拾取龙门3、对接龙门4及机械臂9带动定位压紧结构11和夹持结构10根据长桁13长度位置均匀分布，拾取龙门3与对接龙门4通过机械臂9及其定位压紧结构11和夹持结构10将长桁放置架6上的长桁13夹紧、拾取至蒙皮模胎5上，将长桁13放置在蒙皮14上的初始定位位置上；

(d)拾取龙门3及其机械臂9带动夹持结构10脱离长桁，移至基础平台1在纵向的另一个端头，对接龙门7其中一个机械臂9带动夹持结构10脱离长桁13向上收起至距离蒙皮模胎5最高点150mm以上后固定；

(e)对接龙门4通过机械臂9带动定位压紧结构11依据一个长桁13端头及其立肋侧面将长桁航向及轴线面进行准确定位，然后利用定位压紧结构11将长桁13压实在蒙皮14上，从长桁13的一个端头定位压紧至另一个端头定位直至完成；

(f)拾取龙门3、对接龙门4及其机械臂9带动定位压紧结构11和夹持结构10撤离，进行下一个长桁13的拾取、夹紧、定位、滚压工序；

(g)完成单块壁板12所有长桁13与蒙皮14的定位压紧后，对接好的壁板12随蒙皮模胎5和长桁放置架6依次撤离，进入下一道壁板12长桁13与蒙皮14的对接工序。