УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБВОДООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ, ИХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И СБОРКИ И СПОСОБ БАЗИРОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБВОДООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ, ИХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И СБОРКИ Российский патент 2001 года по МПК B23Q15/22 B23P21/00 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки и может быть использовано в авиакосмической промышленности, обеспечивая при этом бесплазовый метод производства изделий.

Крупногабаритные обводообразующие детали летательных аппаратов (ЛА) представляют собой оболочки одинарной и двойной кривизны из металлического листа или композитного материала. Габариты деталей могут достигать размеров 18 х 3,5 м. Финишные операции на обводообразующих деталях: сверление сборочных отверстий, обрезка припусков по периметру, а также по лючкам, иллюминаторам и другим проемам. Для автоматизированного выполнения этих операций необходимо однозначное базирование обводообразующей детали в пространстве. С этой целью традиционно используются специальные каркасные конструкции с ложементами по контуру детали, специальные сборочные стапели с рубильниками, либо универсальные дискретные базирующие системы.

Сборочный стапель представляет собой жесткую раму, закрепленную на вертикальных колоннах, на которой устанавливаются жесткие рубильники с контурами, соответствующими поперечному сечению данной детали.

Известен универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ) (Torresmill plus Torrestool, Авиэйшн уик энд спейс текнолоджи, 1995, с.93) /1/.

Известен способ базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающий автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку деталей /1/.

К недостаткам известного комплекса и способа базирования относится значительная дороговизна системы опор с ЧПУ, которая возрастает в квадрате при увеличении плотности размещения опор, что необходимо для обеспечения точности базирования тонколистовых деталей. Кроме того, надежность системы опор с ЧПУ, когда количество опор будет приближаться к нескольким сотням, будет снижаться.

Кроме того, ограниченный ход опор известного комплекса приводит к сужению диапазона размеров устанавливаемых деталей.

Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является упрощение конструкции автоматизированного комплекса и расширение функциональных возможностей способа базирования, механической обработки и сборки.

Поставленная задача решается тем, что известный универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ), что он снабжен стойкой с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, секции с рядами опор установлены по оси OZ в ортогональной системе координат XYZ с возможностью перемещения по программе вдоль оси OY и поворота вокруг своей оси на заданный угол α, оси опор расположены перпендикулярно к оси OZ в одной плоскости, а привод опор, имеющих возможность фиксации, выполнен централизованным, при этом стойка установлена с возможностью перемещения по программе вдоль оси OX и поворота на заданный угол α , упоры смонтированы с возможностью одновременного перемещения на заданную по программе величину в системе координат XYZ, а механообрабатывающее оборудование выполнено в виде робототехнического комплекса, включающего промышленный работ, транспортирующую промышленный робот систему и многофункциональную головку с режущим и измерительными инструментами.

Кроме того, для решения поставленной задачи в известном способе базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающем автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку детали, согласно изобретению используют стойку с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, перед автоматической настройкой дискретных опор на основе математической модели обводообразующей детали определяют координаты по оси OY в ортогональной системе координат XYZ осей подвижных секций и углы их поворота, а также координаты по оси ОХ стойки в соответствующих позициях и координаты упоров по оси OY в указанных позициях, автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций осуществляют путем установки в указанные позиции и поворота подвижных секций, последовательной установки в соответствующие позиции и поворота стойки, выдвижения упоров стойки по оси OY на расчетные значения и централизованного подвода к ним в каждой позиции и фиксации опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали производят по двум базовым отверстия, для механической обработки детали используют робототехнический комплекс, включающий промышленный робот с многофункциональной головкой, в процессе механической обработки производят обработку детали по контуру и сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой по программе при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных позициях, после чего осуществляют операции по сборке панели с использованием упомянутых сборочных отверстий обводообразующей детали и сверление отверстий в полученной в результате сборки панели с использованием многофункциональной головки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены на фиг.1 - универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки;
на фиг. 2 - то же, вид в плане.

Универсальный автоматизированный комплекс (фиг. 1) для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки состоит из ряда вертикально расположенных секций 1 с горизонтально расположенными опорами 2, включающими в себя штоки 3 с вакуумными прихватами. Секция 1 установлена на круговом основании 4, которое входит в гнездо платформы 5. Платформа 5 связана с поперечными направляющими 6, которые выставлены в ряд шагом "а" (фиг.2). Вдоль ряда поперечных направляющих 6 размещены продольные направляющие 7, на которых установлены платформа 8 со стойкой 9 с приводами от ЧПУ и платформа 10 промышленного робота 11. Стойка 9 представляет собой колонну с вертикальной осью O_nZ, несущую ряд упоров 12 с приводами 13, управляемыми ЧПУ. Упоры 12 размещены горизонтально и соосны опорам 2 секций 1. Стойка 9, также как и секция 1, установлена на круговом основании 14 и имеет возможность поворота вокруг своей оси O_nZ на угол α_i (приводы поворота c ЧПУ не показаны).

Платформа 10 промышленного робота перемещается по направляющим 7 в заданную позицию приводом с ЧПУ и фиксируется. На руке промышленного робота установлена многофункциональная головка 15, которая в каждой из восьми позиций несет режущий, измерительный или другой технологический инструмент 16. Управление промышленным роботом и головкой 15 осуществляется через свои стойки управления.

Универсальный комплекс работает следующим образом. На основе математической модели теоретической поверхности обводообразующей детали определяют координаты Y_n осей секций 1 и углы поворота α_n их плоскостей в системе XYZ комплекса, а также координаты X_n стойки 9 в соответствующих позициях n и координаты Y_n упоров 12, после чего производится автоматическая настройка системы дискретных опор, в соответствии с которой происходит установка и поворот в заданных позициях секций 1.

После этого последовательно в каждой позиции против стоек 1 (на координате X_n) устанавливается стойка 9, выдвигаются на расчетные значения Y_n упоры 12, а к ним централизовано подводятся и фиксируются опоры 2 секции 1. И так последовательно в каждой позиции. Обводообразующая деталь 17 ориентируется по двум базовым отверстиям (или реперным меткам на поверхности детали) с координатами С_БО(1) и С_БО(2) и фиксируется к выставленным опорам 2 при помощи вакуумных прихватов.

После установки детали 17 производится ее механическая обработка: сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой 15 при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных по программе позициях. Выполняются сборочные операции панели фюзеляжа (крыла) с использованием полученных сборочных отверстий, сверление и разделка отверстий в пакетах с использованием инструментального набора многофункциональной головки. Производится механическая обработка детали 17 по контуру (снятие припусков и заусенцев). При необходимости выполняются на всех этапах сборки контрольные операции, нанесение герметиков, фрезерование (зачистка) выступающих частей заклепок и т.д.

Преимуществами предложенного универсального комплекса и способа базирования крупногабаритных деталей, их механической обработки и сборки являются значительное упрощение конструкции, снижение стоимости и расширение функциональных возможностей. Благодаря применению в этом случае бесплазового метода производства изделий многократно сокращается цикл подготовки производства, уменьшаются производственные площади и появляются реальные перспективы к значительной роботизации сборочного производства.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки и может быть использовано в авиакосмической промышленности, обеспечивая при этом бесплазовый метод производства изделий. Универсальный автоматизированный комплекс содержит поворотные вертикально расположенные подвижные секции с рядами перемещающихся вдоль своей оси горизонтально расположенных опор с вакуумными прихватами на концах, поворотную перемещающуюся вдоль подвижных секций стойку с упорами с ЧПУ, а также робототехнический комплекс, включающий в себя промышленный робот, транспортирующую систему и многофункциональную головку. Для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки получают расчетные данные для последовательной установки опор с вакуумными прихватами, которую производят с использованием стойки с приводами от ЧПУ. Затем устанавливают обводообразующую деталь и обрабатывают ее с помощью робототехнического комплекса и многофункциональной головки. В результате обеспечивается возможность механической обработки и сборки обводообразующих деталей различных габаритов и формы, сокращается их трудоемкость, а также упрощается конструкция используемого оборудования. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Универсальный автоматизированный комплекс для базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, содержащий установленные с возможностью перемещения секции с рядами опор, оснащенных приводами и смонтированными на их концах вакуумными прихватами и размещенных с возможностью перемещения вдоль своей оси, механообрабатывающее оборудование и систему числового программного управления (ЧПУ), отличающийся тем, что он снабжен стойкой с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, секции с рядами опор установлены по оси OZ в ортогональной системе координат XYZ с возможностью перемещения по программе вдоль оси OY и поворота вокруг своей оси на заданный угол α, оси опор расположены перпендикулярно к оси OZ в одной плоскости, а привод опор, имеющих возможность фиксации, выполнен централизованным, при этом стойка установлена с возможностью перемещения по программе вдоль оси OX и поворота на заданный угол α, упоры смонтированы с возможностью одновременного перемещения на заданную по программе величину в системе координат XYZ, а механообрабатывающее оборудование выполнено в виде робототехнического комплекса, включающего промышленный робот, транспортирующую промышленный робот систему и многофункциональную головку с режущим и измерительными инструментами. 2. Способ базирования крупногабаритных обводообразующих деталей, их механической обработки и сборки, включающий автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали и фиксацию ее на опорах с помощью вакуумных прихватов, а также механическую обработку детали, отличающийся тем, что используют стойку с упорами и приводами, связанными с системой ЧПУ, перед автоматической настройкой дискретных опор на основе математической модели обводообразующей детали определяют координаты по оси OY в ортогональной системе координат XYZ осей подвижных секций и углы их поворота, а также координаты по оси OX стойки в соответствующих позициях и координаты упоров по оси OY в указанных позициях, автоматическую настройку дискретных опор подвижных секций осуществляют путем установки в указанные позиции и поворота подвижных секций, последовательной установки в соответствующие позиции и поворота стойки, выдвижения упоров стойки по оси OY на расчетные значения, а также централизованного подвода к ним в каждой позиции и фиксации опор подвижных секций, ориентирование обводообразующей детали производят по двум базовым отверстиям, для механической обработки детали используют робототехнический комплекс, включающий промышленный робот с многофункциональной головкой, в процессе механической обработки производят обработку детали по контуру и сверление сборочных отверстий многофункциональной головкой по программе при последовательном позиционировании промышленного робота в заданных позициях, после чего осуществляют операции по сборке панели с использованием упомянутых сборочных отверстий обводообразующей детали и сверление отверстий в полученной в результате сборки панели с использованием многофункциональной головки.