一种自适应飞机曲面蒙皮制孔的3D打印钻模板的制作方法

本发明涉及飞机曲面蒙皮制孔技术领域，特别是涉及一种自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板。

背景技术：

在各种制孔技术快速发展的机械制造及自动化领域中，相应的制孔要求以及水平越来越高，尤其是在航空航天领域，飞机曲面蒙皮制孔技术直接决定着国产c919、arj21以及歼20战斗机等各种型号飞机的性能，承担着解决国家重要需求，解决卡脖子与被卡脖子问题的重大责任。飞机曲面蒙皮制孔技术作为航空航天的核心技术，直接体现国家航空航天的水平。在飞机的制造和装配过程中，包含了成千上百万个孔，且连接孔仍然是飞机结构件连接的最主要方式，直接影响着飞机的疲劳寿命和安全性能及其他与之相关的各项飞行性能。

飞机曲面蒙皮作为飞机的重要组成部分，在飞机装制造程中，需要在飞机曲面蒙皮上制孔，以实现蒙皮与骨架的铆接。目前，主要采用钻模板贴合，并以保证人工制孔精度和质量的进给导向制孔工艺。传统的钻模板都是基于机加工的方式进行设计和制造，时间周期长，成本高，互换性低，并在生产制造的过程中出现的技术误差和人工误差较多，无法自适应具有复杂型面的飞机曲面蒙皮。而且，飞机曲面蒙皮制孔是一个重复性大的工作，采用传统钻模板贴合，人工制孔工艺，无法保证精度，且在应对复杂型面的飞机曲面蒙皮时，会增加制孔难度。因此，亟需设计一种可以自适应任意曲率飞机的曲面蒙皮。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板，以解决上述现有技术存在的问题，使3d打印钻模板能够与任意曲率的飞机曲面蒙皮实现自适应，从而达到精准导向、制孔的目的，以提高飞机曲面蒙皮制孔的效率、精度和质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板，包括贴合板、导轨和若干肋板，所述贴合板的曲率与飞机曲面蒙皮的曲率相等，所述贴合板上设置有若干法矢钻套孔，所述法矢钻套孔的轴线方向与所述飞机曲面蒙皮上制孔位置的法矢一致，若干所述肋板的一端均与所述贴合板固定连接，若干所述肋板的另一端均与所述导轨固定连接，所述导轨的曲率与所述飞机曲面蒙皮的曲率相等，所述导轨用于安装自动制孔机器人。

优选的，所述导轨为两个，两个所述导轨关于所述贴合板的中心线对称设置，若干所述肋板均匀分布在所述贴合板的两侧，所述贴合板的两侧任意两个相对设置的所述肋板关于所述贴合板的中心线对称，一所述导轨与一侧的所述肋板均固定连接，另一所述导轨与另一侧的所述肋板均固定连接。

优选的，所述肋板包括弯折一部和弯折二部，所述弯折一部的水平段与所述导轨固定连接，所述弯折一部的垂直段和所述弯折二部的垂直段通过倾斜段平滑过渡连接，所述倾斜段的上端远离所述导轨的中心线，所述弯折二部的水平段与所述贴合板固定连接。

优选的，所述导轨的横截面形状为圆形。

优选的，所述导轨的外侧壁上开设有导向槽，所述导向槽的曲率与所述飞机曲面蒙皮的曲率相等，所述导向槽中用于安装所述自动制孔机器人。

优选的，所述导向槽中固定安装有齿条，所述齿条的曲率与所述飞机曲面蒙皮的曲率相等，所述齿条用于与所述自动制孔机器人的移动机构相啮合。

优选的，所述贴合板、所述导轨和所述肋板均为一体成型并采用3d打印技术制成。

优选的，所述贴合板、所述导轨和所述肋板均采用尼龙pa12材料制成。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明应用时，贴合板与任意曲率的飞机蒙皮完全自适应无缝贴合，导轨可搭载自动制孔机器人，让自动制孔机器人安装在导轨上，并依靠导轨的导向作用移动，让安装在导轨上的自动制孔机器人进行精准制孔作业，从而达到精准导向、制孔的目的，以提高飞机曲面蒙皮制孔的效率、精度和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板的轴测图。

图2为实施例中自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板的截面示意图。

图3为实施例中自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板的示意图。

图4为应用案例一的示意图。

图5为应用案例二的示意图。

其中，1-贴合板，2-法矢钻套孔，3-肋板，4-导轨，5-导向槽，6-齿条，7-飞机曲面蒙皮一(曲率为1/900)，8-飞机曲面蒙皮二(曲率为0)。

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付出创造性劳动的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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1-图3所示：本实施例提供了一种自适应飞机曲面蒙皮制孔的3d打印钻模板，包括贴合板1、导轨4和若干肋板3，贴合板1的曲率与飞机曲面蒙皮的曲率相等，贴合板1上设置有若干法矢钻套孔2，法矢钻套孔2的轴线方向与飞机曲面蒙皮上制孔位置的法矢一致，以保证能够为制孔进给过程精准导向，若干肋板3的一端均与贴合板1固定连接，若干肋板3的另一端均与导轨4固定连接，导轨4的曲率与飞机曲面蒙皮的曲率相等，导轨4用于安装自动制孔机器人，其中自动制孔机器人为现有技术，具体应用时，导轨4为自动制孔机器人提供安装位置，即将自动制孔机器人的移动部件(例如滑轮、丝杠丝母或者齿轮等等)安装在导轨4上，并可以在导轨4上移动。贴合板1与飞机曲面蒙皮完全自适应无缝贴合，自动制孔机器人依靠导轨4的导向作用移动，让安装在导轨上的自动制孔机器人进行精准制孔作业。

本实施例中，肋板3包括弯折一部和弯折二部，具体如图2所示，弯折一部的水平段与导轨4固定连接，弯折一部的垂直段和弯折二部的垂直段通过倾斜段平滑过渡连接，倾斜段的上端远离导轨4的中心线，弯折二部的水平段与贴合板1固定连接，以提高3d打印钻模板的强度。

本实施例中，导轨4的横截面形状为圆形。而本实施例如图2所示，导轨4的横截面形状为圆形，导轨4的外侧壁上开设有导向槽5，导向槽5的曲率与飞机曲面蒙皮的曲率相等，导向槽5中用于安装自动制孔机器人，导向槽5中能够搭载安装自动制孔机器人的移动部件，使自动制孔机器人沿导轨4移动，实现自动制孔机器人的移动导向。优选的，如图3所示，导向槽5中固定安装有齿条6，齿条6的曲率与飞机曲面蒙皮的曲率相等，齿条6用于与自动制孔机器人的移动部件相啮合，依靠导轨4的导向作用及导向槽5上的齿条6导向移动，让安装在导轨上的自动制孔机器人进行精准制孔作业。

本实施例中，贴合板1、导轨4和肋板3均为一体成型并采用3d打印技术制成，优选的，贴合板1、导轨4和肋板3均采用尼龙pa12材料制成，能够快速成型，精准完成数模实体的复制，更能够制造出适应于复杂飞机曲面蒙皮的钻模板，还能够克服传统钻模板加工难度、生产成本高和生产周期长等缺陷。

进一步的，本实施例导轨4为两个，两个导轨4关于贴合板1的中心线对称设置，若干肋板3均匀分布在贴合板1的两侧，贴合板1的两侧任意两个相对设置的肋板3关于贴合板1的中心线对称，一导轨4与一侧的肋板3均固定连接，另一导轨4与另一侧的肋板3均固定连接，此时，两导轨4上的导向槽5关于贴合板1的中心线对称。将自动制孔机器人的移动机构安装在两个导轨4上，能够增加导轨4的承载能力，有效增强3d打印钻模板的强度，并能够预防自动制孔机器人在移动过程发生偏移，即保持自动制孔机器人始终沿两导轨4的长度方向平稳移动，以实现自动制孔机器人的精准作业。

应用案例一

如图4所示：本应用案例应用了上述实施例中的3d打印钻模板，且假设所需制孔的飞机曲面蒙皮一7的曲率是1/900。3d打印钻模板根据飞机曲面蒙皮一7的曲率进行设计，设计贴合板1、导轨4和导向槽5的曲率与飞机曲面蒙皮一7的曲率一致，设计后利用3d打印技术快速一体成型。贴合板1与飞机曲面蒙皮完全自适应无缝贴合，依靠导轨4的导向作用及导向槽5上的齿条6导向移动，让安装在导轨上的自动制孔机器人进行精准制孔作业。

应用案例二

如图5所示：本应用案例应用了上述实施例中的3d打印钻模板，且假设所需制孔的飞机曲面蒙皮二8的曲率是0。3d打印钻模板根据飞机曲面蒙皮二8的曲率进行设计，设计贴合板1、导轨4和导向槽5的曲率与飞机曲面蒙皮二8的曲率一致，设计后利用3d打印技术快速一体成型。贴合板1与飞机曲面蒙皮完全自适应无缝贴合，依靠导轨4的导向作用及导向槽5上的齿条6导向移动，让安装在导轨上的自动制孔机器人进行精准制孔作业。

需要说明的是，应用案例一和应用案例二中的飞机曲面蒙皮的曲率分别假设为1/900和0，但上述实施例不局限于这两种曲率的飞机曲面蒙皮。

本实施例中的3d打印钻模板适用于飞机曲面蒙皮的制孔工艺，采用3d打印技术一体成型，可以使贴合板1与任意曲率的飞机曲面蒙皮完全自适应无缝贴合，并为自动制孔机器人提供可搭载安装的移动导轨4，以实现任意曲率飞机曲面蒙皮的自动化制孔，提高飞机曲面蒙皮制孔的效率、精度和质量。而且，采用3d打印技术一体成型，能够快速成型，精准完成数模实体的复制，更能够制造出适应于复杂飞机曲面蒙皮的钻模板，还能够克服传统钻模板加工难度、生产成本高和生产周期长等缺陷。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。