CN110788371B - 用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，用于解决位于高深度狭小空间的待钻孔件的定位钻孔难的问题，包括：第一定位本体，具有第一定位孔；第二定位本体，具有第二定位孔；第一、二定位本体间隔设置在连接件上并分别与其保持垂直，使得第一、二定位孔为同轴孔；指示组件，设置在第一定位本体上，包括指示针，指示针还位于第一定位孔中并指向第一定位孔的轴向方向；进行定位钻孔时，控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于第一、二定位本体之间，第二定位本体与夹持件部位的一侧外表面贴合，指示针压向待钻孔部位，当指示针距离待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，第二定位孔所在的位置即为夹持件的钻孔孔位。

Description

用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置

技术领域

本发明涉及装配辅助定位装置技术领域，具体涉及一种用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置。

背景技术

对于夹持件之间的待钻孔件钻孔的需求，受限于夹持件之间高深度狭小空间限制以及精确钻孔需求，使得该类装置的钻孔具有很大难度，例如，大型飞机机翼广泛采用蒙皮壁板+U型梁结构(如附图4-5所示)，U型梁置于两蒙皮壁板之间。由于在某些区域需要安装内部设备及传动机构，所以U型梁与蒙皮壁板边缘的距离较大，深度最大可达1m；但两蒙皮壁板间形成的空间较狭小，一般开口宽度仅有0.1m左右。飞机蒙皮壁板装配的基本流程为：骨架(U型梁)定位装配、蒙皮与骨架在装配型架上定位、在蒙皮外表面一侧钻定位初孔、扩孔、铰孔、安装紧固件。一般情况下，为保证蒙皮壁板与骨架的连接可靠，紧固件孔中心最小边距及紧固件间距为2D+1(其中D为紧固件直径，单位为mm)，所以需要对紧固件孔位进行精确控制。

目前，紧固件孔位确定的方法主要有：零件上预留定位初孔、手工划线定位、钻模样板定位、装配型架定位器定位以及先进的激光投影定位等。然而U型梁作为骨架零件，在实际安装时与理论位置存在不同程度的偏差，形成这些偏差主要原因有：零件制造误差、装置制造误差、套合零件的匹配性等，尤其在大量采用复合材料蒙皮壁板的机翼上，因复合材料的弹性变形、厚度控制难度、表面质量相对较差等因素，骨架的实际位置偏差尤为明显。在这种情况下，目前的紧固件孔位确定方法很难保证孔边距符合设计要求。此外，还采用通过装配时进行现场配钻的方式，需要从两蒙皮壁板形成的空间内部确定紧固件孔位的边距，因操作空间狭小，确定孔位后却无法从内部向蒙皮壁板外表面钻孔，若通过划线、尺寸换算方法进行定位，效率低下而且精度无法精确控制，因此，需要寻求一种适用于高深度狭小空间的高效、精确定位方法。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置，采用本发明装置能够实现在高深度狭小空间条件下的钻孔的简便、高效、精确定位。

本发明的技术解决方案：

本发明提供一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，用于位于夹持件之间的待钻孔件的钻孔定位，包括：第一定位本体，第一定位本体具有第一定位孔；第二定位本体，第二定位本体具有第二定位孔；连接件，第一定位本体和第二定位本体间隔设置在连接件上并分别与连接件保持垂直，并使得第一定位孔和第二定位孔为同轴孔；指示组件，指示组件设置在第一定位本体上，指示组件包括指示针，指示针还位于第一定位孔中并指向第一定位孔的轴向方向；采用装置进行定位钻孔时，控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于第一定位本体和第二定位本体之间，第二定位本体与夹持件部位的一侧外表面保持贴合，指示针压向待钻孔部位，当指示针距离待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，第二定位孔所在的位置即为夹持件的钻孔孔位。

进一步地，指示针伸出第一定位孔设置，并且伸出的伸长量优选为4～8mm。

进一步地，第一定位本体距离第二定位本体的距离L满足：L1≦L≦L2，其中，L1为待钻孔部位和该待钻孔部分所在的夹持件部位的厚度之和；L2为L1和指示针穿出第一定位孔的伸长量之和。

进一步地，第一定位孔的内径与指示针的外径相同；第二定位孔的内径满足夹持部件上的钻孔规格。

进一步地，指示组件还包括箱盖、弹性部和柱塞，其中，箱盖具有容纳腔，箱盖固定连接在第一定位本体上；柱塞为底部带外沿的圆柱体，弹性部套设在圆柱体上，柱塞置于容纳腔中并压向第一定位本体；指示针固定在柱塞上并伸出第一定位孔。

进一步地，装置在使用之前，弹性部处于压力最小的状态。

进一步地，弹性部为弹簧。

进一步地，指示针与柱塞采用螺纹连接；指示针的针头加工成圆角。

进一步地，第一定位本体、第二定位本体和连接件为一体成型。

通过上述技术方案，装置配置包括第一定位本体和第二定位本体，并在第一定位本体和第二定位本体上设置为同轴孔的第一定位孔和第二定位孔，以及设计指示组件的指示针位于第一定位孔中并指向第一定位孔的轴向方向，实现了采用装置进行定位钻孔时，只需要控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于第一定位本体和第二定位本体之间，第二定位本体与夹持件部位的一侧外表面保持贴合，指示针压向待钻孔部位，当指示针距离待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，第二定位孔所在的位置即为夹持件的钻孔孔位。该装置实现了在高深度狭小空间条件下的钻孔的简便、高效、精确定位。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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为根据本发明实施例提供的用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的用于高深度狭小空间的精确定位钻孔装置的局部放大示意图；

图3为根据本发明实施例提供的指示组件的爆炸示意图；

图4为根据本发明实施例提供的采用精确定位钻孔装置进行钻孔定位的示意图；

图5为根据本发明实施例提供的采用精确定位钻孔装置进行钻孔定位的仰视图。

上述附图中包含以下附图标记：

10、第一定位本体；11、第一定位孔；20、第二定位本体；21、第二定位孔；30、指示组件；31、指示针；32、箱盖；33、弹性部；34、柱塞；35、固定件；40、连接件；50、U型梁；60、蒙皮壁板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1-5所示，本发明提供一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，用于位于夹持件之间的待钻孔件的钻孔定位，包括：第一定位本体10，第一定位本体10具有第一定位孔11；第二定位本体20，第二定位本体20具有第二定位孔21；连接件40，第一定位本体10和第二定位本体20间隔设置在连接件40上并分别与连接件40保持垂直，并使得第一定位孔11和第二定位孔21为同轴孔；指示组件30，指示组件30设置在第一定位本体10上，指示组件30包括指示针31，指示针31还位于第一定位孔11中并指向第一定位孔11的轴向方向；采用装置进行定位钻孔时，控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于第一定位本体10和第二定位本体20之间，第二定位本体20与夹持件部位的一侧外表面保持贴合，指示针31压向待钻孔部位，当指示针31距离待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，第二定位孔21所在的位置即为夹持件的钻孔孔位。

通过此种配置方式，使得采用装置进行定位钻孔时，只需要控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于第一定位本体10和第二定位本体20之间，第二定位本体20与夹持件部位的一侧外表面保持贴合，指示针31压向待钻孔部位，当指示针31距离待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，第二定位孔21所在的位置即为夹持件的钻孔孔位。

在本实施例中，作为一种典型的应用场景，如图4-5所示，将该装置用于大型飞机蒙皮壁板装配中即“蒙皮壁板60+U型梁50+蒙皮壁板60”的钻孔定位，具体的：

如图1-2所示，将装置设计为扁条形双层机构，第一定位本体10和第二定位本体20以及连接件40均为板状结构，其中，第一定位本体10的一端和第二定位本体20的一端均垂直固定在连接件40上，第一定位孔11设置在第一定位本体10的另一端，第二定位孔21设置在第二定位本体20的另一端，第一定位孔11和第二定位孔21为同轴孔；进行定位钻孔时，将该装置夹在蒙皮壁板60的边缘，第一定位本体10置于内侧，第二定位本体20与蒙皮壁板60的外表面相贴合，指示针31压向设置在该蒙皮壁板60上的U型梁50翻边上，测量指示针31距离U型梁50翻边边缘的距离，当距离满足要求时，第二定位孔21的位置即为蒙皮壁板60上的钻孔孔位。

其中，由于蒙皮壁板60与U型梁50的连接孔一般为直线、等距排布，在实际操作时仅需要将两端的孔位确定，然后在蒙皮壁板60一侧将两端的孔位划线连接、手动标注其它孔位即可；

对于该应用场景中的满足需求的距离具体确定方式为：指示针31距离U型梁50翻边边缘的距离包括：指示针31距离U型梁50翻边第一边缘的距离d1和指示针31距离U型梁50翻边第二边缘的距离d2，第一边缘与U型梁50底面平行设置，第一边缘与第二边缘为互相垂直，其中，距离d1＝第一定位孔11的中心到连接件40的垂直距离-第一边缘到连接件40的垂直距离；第一定位孔11的中心到连接件40的垂直距离可以预先设计，第一边缘到连接件40的垂直距离也易获取，距离d2可通过测量尺测量得到。在距离满足要求时，指示针31位置即反映到第二定位孔21的位置上，在第二定位本体20上使用标记工具在第二定位孔21内对孔位进行标记，从而完成精确孔的定位。

由此可见，采用本发明装置可精确控制紧固件孔边距、孔中心间距，且装置重量轻，操作简便，效率较高。

此外，本领域技术人员应当理解，在上述装置进行钻孔定位时，对于指示针31距离待钻孔件边缘的距离的测量，可依据常规技术手段进行测量，这是易于实现的。

在本发明中，为了实现指示针31压向待钻孔件，指示针31伸出第一定位孔11设置。本发明通过设计指示针31伸出第一定位孔11，可实现针对不同的装配夹层厚度对指示针31长度进行调节，满足高深度狭小空间内不同装配夹层厚度的定位钻孔要求。

优选的，指示针31的伸出的伸长量为4～8mm。

在本发明中，为了实现第一定位本体10和第二定位本体20对待钻孔部位和该部位所在夹持件部位进行夹持以及保持夹持的稳定性，第一定位本体10和第一定位本体10之间的距离不能太小也不能太大，距离太小则无法对上述部位夹持，如果太大，则指示针31长度需要很长，可能导致装置稳定性降低，因此，第一定位本体10距离第二定位本体20的距离L满足：L1≦L≦L2，其中，L1为待钻孔部位和该待钻孔部分所在的夹持件部位的厚度之和；L2为L1和指示针31穿出第一定位孔11的伸长量之和。

此外，对于第一定位本体10和第二定位本体20的长度，可根据夹持件的深度进行选择，例如，深度很深，则相应长度需要很长。

在本发明中，为了维持指示针31的稳定以及便于在夹持件外部定位钻孔，配置第一定位孔11的内径与指示针31的外径相同；第二定位孔21的内径满足夹持部件上的钻孔规格。

在本发明中，为了控制指示针31能够在钻孔定位时压向待钻孔部位，如图2-3所示，指示组件30还包括箱盖32、弹性部33和柱塞34，其中，箱盖32具有容纳腔，箱盖32固定连接在第一定位本体10上；柱塞34为底部带外沿的圆柱体，弹性部33套设在圆柱体上，柱塞34置于容纳腔中并压向第一定位本体10；指示针31固定在柱塞34上并伸出第一定位孔11。

在本实施例中，图2为局部放大图，图3为爆炸示意图，展示了指示组件30的内部构造和工作原理。指示组件30由箱盖32、弹性部33、柱塞34、指示针31、固定件35组成，这些零件均采用金属材质进行制造，在箱盖32的顶端带有排气孔，弹性部33和柱塞34安装在箱盖32内，在柱塞34的大端中心位置安装指示针31，通过4个固定件35将箱盖32、弹性部33、柱塞34、指示针31形成组合体，组合体安装在第一定位本体10上，考虑到箱盖32的内腔与柱塞34有滑移运动，两者接触面的表面粗糙度需要控制在Ra0.8以内，以降低滑移摩擦力；指示针31的根部与柱塞34采用螺纹连接，以方便调整伸出长度，指示针31的头部需要加工成圆角，以避免针头对零件表面造成划伤；初始状态时在弹性部33的作用下，柱塞34和指示针31压向第一定位本体10，指示针31伸出第一定位孔11凸出量为5mm，同时与第一定位孔11的轴线为同轴关系，此时弹性部33处于压力最小的状态，当指示针31压向待钻孔部位时，此时指示针31的针尖与待钻孔部位表面接触并受压从而驱动弹性部33进行压缩。

在本实施例中，为了节约成本和易于上述指示组件30的作用实现，弹性部33设置为弹簧；固定件35设置为固定螺丝。

在本发明中，为了结构的紧凑性，第一定位本体10、第二定位本体20和连接件40为一体成型。

在本发明中，第一定位本体10、第二定位本体20以及连接件40可采用金属材质制造。

本发明装置相比于现有技术具有以下优势：

第一、本发明克服了高深度狭小空间装配定位钻孔难题，可精确控制紧固件孔边距、孔中心间距；

第二、本发明装置重量轻，操作简便，效率较高；

第三、本发明可针对不同的装配夹层厚度对指示针长度进行调节，满足高深度狭小空间内不同装配夹层厚度的定位钻孔要求。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (9)

1.一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，所述装置用于位于夹持件之间的待钻孔件的钻孔定位，其特征在于，所述装置包括：第一定位本体(10)，所述第一定位本体(10)具有第一定位孔(11)；第二定位本体(20)，所述第二定位本体(20)具有第二定位孔(21)；连接件(40)，所述第一定位本体(10)和所述第二定位本体(20)间隔设置在所述连接件(40)上并分别与所述连接件(40)保持垂直，并使得所述第一定位孔(11)和所述第二定位孔(21)为同轴孔；指示组件(30)，所述指示组件(30)设置在所述第一定位本体(10)上，所述指示组件(30)包括指示针(31)，所述指示针(31)还位于所述第一定位孔(11)中并指向所述第一定位孔(11)的轴向方向；采用所述装置进行定位钻孔时，控制待钻孔件的待钻孔部位以及该待钻孔部分所在的夹持件部位置于所述第一定位本体(10)和第二定位本体(20)之间，所述第二定位本体(20)与所述夹持件部位的一侧外表面保持贴合，所述指示针(31)压向待钻孔部位，当所述指示针(31)距离所述待钻孔件边缘的距离满足要求距离时，所述第二定位孔(21)所在的位置即为夹持件的钻孔孔位；所述指示组件(30)还包括箱盖(32)、弹性部(33)、柱塞(34)和固定件(35)，其中，所述箱盖(32)具有容纳腔，所述箱盖(32)固定连接在所述第一定位本体(10)上；所述柱塞(34)为底部带外沿的圆柱体，所述弹性部(33)套设在所述圆柱体上，所述柱塞(34)置于所述容纳腔中并压向所述第一定位本体(10)；所述指示针(31)固定在所述柱塞(34)上并伸出所述第一定位孔(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述指示针(31)伸出所述第一定位孔(11)设置，并且伸出的伸长量为4～8mm。

3.根据权利要求2所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述第一定位本体(10)距离所述第二定位本体(20)的距离L满足：L1≦L≦L2，其中，L1为待钻孔部位和该待钻孔部分所在的夹持件部位的厚度之和；L2为L1和指示针(31)穿出第一定位孔(11)的伸长量之和。

4.根据权利要求1所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述第一定位孔(11)的内径与所述指示针(31)的外径相同；所述第二定位孔(21)的内径满足夹持部件上的钻孔规格。

5.根据权利要求1所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述装置在使用之前，所述弹性部(33)处于压力最小的状态。

6.根据权利要求5所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述的弹性部(33)为弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述指示针(31)与所述柱塞(34)采用螺纹连接；所述指示针(31)的针头加工成圆角。

8.根据权利要求1所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述带外沿的圆柱体的外沿与所述容纳腔的内壁相接触，并且接触面的表面粗糙度均控制在Ra0.8以内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于高深度狭小空间精确定位钻孔装置，其特征在于，所述第一定位本体(10)、所述第二定位本体(20)和连接件(40)为一体成型。

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