本发明涉及一种柔性支撑装置，尤其是涉及一种用于蒙皮零件装配的柔性支撑装置，属于飞机机身生产制造工艺装备设计制造。本发明还涉及一种采用所述用于蒙皮零件装配的柔性支撑装置构成的装配工装，以及一种采用所述装配工装装配飞机薄壁零件的施工方法。
背景技术：
1、飞机制造过程中，工装(工具和夹具)是必不可少的设备，用于保证装配过程的精度和效率。固定工装是上世纪的产物，但依然沿用至今，但随着航空领域的不断变革，飞机的性能需求也发生了翻天覆地的变化，传统的固定工装已经不能满足当前的精益制造，精准制造的要求和理念。工装已经从传统的固定工装向多用途工装和柔性工装方向发展，多用途工装和柔性工装是现代飞机制造中广泛使用的两种工装类型。以下是对这两种工装的现状、优点及缺点的详细分析：
2、1、多用途工装
3、现状:多用途工装是一种可以用于多种任务的工装，通常在飞机制造中被用来处理不同型号或不同部件的装配工作。随着飞机型号和配置的不断变化，传统的单一用途工装逐渐被多用途工装所取代。
4、优点:
5、适应性强：能够适应不同型号、不同尺寸的飞机部件，减少了专用工装的数量；
6、成本节约：减少了制作和维护多个专用工装的成本，提高了设备利用率；
7、空间节省：多用途工装可以减少工装存储空间的需求；
8、快速转换：能够快速调整和转换，适应不同的装配任务，提高生产效率。
9、缺点:
10、复杂性增加：设计和制造多用途工装的复杂性较高，需要更高的技术水平；
11、精度可能降低：由于需要适应多种用途，某些情况下可能无法达到专用工装的高精度要求；
12、操作难度：需要工人掌握更多的操作技巧和调整方法。
13、2、柔性工装
14、现状:柔性工装(flexible tooling)是一种可以快速调整和重新配置以适应不同制造任务的工装系统。随着智能制造和自动化技术的发展，柔性工装在飞机制造中的应用越来越广泛。
15、优点：
16、高灵活性：能够迅速适应生产任务的变化，特别适合小批量、多品种生产；
17、减少停机时间：调整和配置时间较短，减少了设备停机时间，提高了生产效率；
18、自动化兼容：可以与自动化装配系统和机器人协同工作，实现更高程度的自动化；
19、降低库存成本：减少了专用工装的需求，从而降低了库存和管理成本。
20、缺点：
21、初始投资大：柔性工装的研发和购置成本较高，初始投资较大；
22、技术要求高：对设计、制造和维护人员的技术要求较高，需要专门的培训；
23、系统复杂性：整体系统复杂度增加，可能需要更多的维护和管理工作；
24、可靠性问题：在某些情况下，柔性工装的可靠性和稳定性可能不如专用工装。
25、综上所述，在飞机制造中，选择多用途工装还是柔性工装，主要取决于生产需求和经济效益。多用途工装适合于需要一定灵活性但仍保持较高精度要求的场合，而柔性工装则更适合于生产任务变化频繁、批量较小且要求高灵活性的场合。
26、随着技术的进步，工装系统也在不断发展，未来可能会出现更多智能化、模块化和更高效的工装解决方案，以满足航空制造业日益复杂和多样化的需求。
27、针对当前大尺寸薄壁零件或者需要柔性工装辅助加工的异形特殊零件的加工，其固定的稳定性，加工的精准要求对柔性工装或者多用途工装提出了巨大的难题和挑战；时至今日，如何能够快速，精准，稳定的固定大尺寸，大曲率，多曲率，高特异性的薄壁零件加工都是航空领域中的主要难题之一。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种调节方便，便于组装不同支撑面积的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，以及一种采用所述用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置构成的装配工装，以及一种采用所述装配工装装配飞机薄壁零件的施工方法。
2、为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，所述的柔性支撑装置包括底架、支撑调节组件和万向柔性连接机构，支撑调节组件沿竖向可升降的布置在底架上，万向柔性连接机构支撑连接面可转动的布置在支撑调节组件上；航空薄壁蒙皮零件装配过程中，需要装配的航空薄壁蒙皮零件通过万向柔性连接机构的支撑连接面吸支固定，吸支固定在柔性支撑装置上的航空薄壁蒙皮零件通过支撑调节组件在万向柔性连接机构的配合下确定其形位状态。
3、进一步的是，底架包括底板和筒状支撑立柱，底板布置在筒状支撑立柱的下端，支撑调节组件通过其中下部沿竖向可升降的套接在筒状支撑立柱上。
4、上述方案的优选方式是，万向柔性连接机构包括柔性连接头、非金属弹性串接件和至少两个弧形碗，沿周向布置在最外面一个弧形碗边缘上的柔性连接头构成支撑连接面，同向重叠布置的各个弧形碗通过非金属弹性串接件连接为一个支撑连接面可转动的整体，万向柔性连接机构通过最下面一个弧形碗与支撑调节组件的顶部固定连接。
5、进一步的是，万向柔性连接机构还包括由固定座本体和紧固件构成的碗体固定座，在固定座本体上设置有纵向收缩缝，在最下面一个弧形碗的下端还设置有固定连接头，在固定连接头上设置有横向收缩缝，最下面一个弧形碗通过固定座本体和紧固件在纵向收缩缝和横向收缩缝的配合下可拆卸的固装在支撑调节组件的顶部，柔性连接头由一个弧形硅胶环构成，弧形硅胶环沿周向布置在最外面一个弧形碗的边缘处构成支撑连接面。
6、上述方案的优选方式是，在固定连接头上设置有第一接口，由多个弧形碗构成的万向球节吸附结构具有一个空腔，第一接口与空腔连通，空腔通过弧形硅胶环与航空薄壁蒙皮零件相应位置的外表面形成一个可封闭的空间腔体，该空间腔体通过第一接口在外部抽真空设备的配合下形成负压状态，紧固件为固定螺钉，固定座本体为一个带有内法兰的套帽座，在各个弧形碗的底部均分别设置有串接孔，各个弧形碗分别通过穿接在各个串接孔中的非金属弹性串接件相互间可转动的连接为一个整体的万向球节吸附结构，非金属弹性串接件的外径与最下面一个串接孔的孔径相适应。
7、进一步的是，支撑调节组件包括升降支柱和胀接锁紧机构，在筒状支撑立柱的上部设置有安装腔，套接在升降支柱上的胀接锁紧机构布置在安装腔中，高度调整就位的升降支柱通过胀接锁紧机构锁定在筒状支撑立柱上，碗体固定座布置在升降支柱的顶部。
8、上述方案的优选方式是，胀接锁紧机构包括环形胀接囊和开口锁紧环组，构成开口锁紧环组的各个开口锁紧环沿高度方向开口缝相互错开的套接在安装腔内的升降支柱上，位于安装腔内的环形胀接囊套接在开口锁紧环组上，环形胀接囊的胀缩通过外部的高压驱动系统输送的高压流体介质确定。
9、进一步的是，高压流体介质为通过高压驱动系统输送的高压气体介质或高压液体介质，环形胀接囊为环形橡胶囊或环形硅胶囊，在各件开口锁紧环的开口处以及上下边缘均设置有钝化结构，套接在升降支柱上的各件开口锁紧环沿竖向相互顶紧的顺序布置。
10、采用所述用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置构成的装配工装，所述的装配工装包括至少三套柔性支撑装置，各套柔性支撑装置按规定的纵横尺寸陈列布置，需要装配的航空薄壁蒙皮零件的空间形状在通用定形机架或仿形简易吊架的配合下通过各件柔性支撑装置的支撑调节组件和万向柔性连接机构保形固定。
11、采用所述装配工装装配飞机薄壁零件的施工方法，所述的施工方法先按规定的纵横尺寸将各套柔性支撑装置布置到车间内的硬化地面上并固定，然后通过高压驱动系统在胀接锁紧机构的配合下将升降支柱处于同一水平面并保持在自身重力作用下不下降的平衡状态，然后将通过通用定形机架或仿形简易吊架定形的航空薄壁蒙皮零件吊装到由各套柔性支撑装置构成的支撑平面上，并使各套柔性支撑装置的万向柔性连接机构分别同时与航空薄壁蒙皮零件的相应位置顶接吸固，然后输入高压流体介质锁紧确定各套柔性支撑装置的高度完成飞机薄壁零件的固定。
12、本发明的有益效果是：本技术提供技术方案通过设置一套包括底架、支撑调节组件和万向柔性连接机构的柔性支撑装置，并将支撑调节组件沿竖向可升降的布置在底架上，使万向柔性连接机构支撑连接面可转动的布置在支撑调节组件上；然后在航空薄壁蒙皮零件装配过程中，使需要装配的航空薄壁蒙皮零件通过万向柔性连接机构的支撑连接面吸支固定，再使吸支固定在柔性支撑装置上的航空薄壁蒙皮零件通过支撑调节组件在万向柔性连接机构的配合下确定其形位状态。进一步的，根据需要支固的航空薄壁蒙皮零件的大小以及应有的形状，将至少三套柔性支撑装置按规定的纵横尺寸陈列布置构成本技术所述的装配工装，然后再使需要装配的航空薄壁蒙皮零件的空间形状在通用定形机架或仿形简易吊架的配合下通过各件柔性支撑装置的支撑调节组件和万向柔性连接机构保形固定。从而解决了现有技术中采用多用途工装装配面积较大的薄壁零时，工装本身组合复杂，精度难以保证，操作难以统一的技术问题，由于构成本技术装配工装的各套柔性支撑装置自身的高度，以及与航空薄壁蒙皮零件连接的万向柔性连接机构均可在通用定形机架或仿形简易吊架固定的航空薄壁蒙皮零件的形状控制实现自动调节，最后进行固定，不仅使整个装配工装的调节十分方便，还可以更便于组装不同支撑面积的装配工装。
1.用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：所述的柔性支撑装置包括底架、支撑调节组件和万向柔性连接机构，支撑调节组件沿竖向可升降的布置在底架上，万向柔性连接机构支撑连接面可转动的布置在支撑调节组件上；航空薄壁蒙皮零件装配过程中，需要装配的航空薄壁蒙皮零件通过万向柔性连接机构的支撑连接面吸支固定，吸支固定在柔性支撑装置上的航空薄壁蒙皮零件通过支撑调节组件在万向柔性连接机构的配合下确定其形位状态。
2.根据权利要求1所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：底架包括底板(1)和筒状支撑立柱(2)，底板(1)布置在筒状支撑立柱(2)的下端，支撑调节组件通过其中下部沿竖向可升降的套接在筒状支撑立柱(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：万向柔性连接机构包括柔性连接头(3)、非金属弹性串接件和至少两个弧形碗(4)，沿周向布置在最外面一个弧形碗边缘上的柔性连接头(3)构成支撑连接面，同向重叠布置的各个弧形碗(4)通过非金属弹性串接件连接为一个支撑连接面可转动的整体，万向柔性连接机构通过最下面一个弧形碗(4)与支撑调节组件的顶部固定连接。
4.根据权利要求3所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：万向柔性连接机构还包括由固定座本体(5)和紧固件(6)构成的碗体固定座，在固定座本体(5)上设置有纵向收缩缝(7)，在最下面一个弧形碗(4)的下端还设置有固定连接头，在固定连接头上设置有横向收缩缝(8)，最下面一个弧形碗(4)通过固定座本体(5)和紧固件(6)在纵向收缩缝(7)和横向收缩缝(8)的配合下可拆卸的固装在支撑调节组件的顶部，柔性连接头(3)由一个弧形硅胶环构成，弧形硅胶环沿周向布置在最外面一个弧形碗(4)的边缘处构成支撑连接面。
5.根据权利要求4所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：在固定连接头上设置有第一接口(9)，由多个弧形碗(4)构成的万向球节吸附结构具有一个空腔(10)，第一接口(9)与空腔(10)连通，空腔(10)通过弧形硅胶环与航空薄壁蒙皮零件相应位置的外表面形成一个可封闭的空间腔体，该空间腔体通过第一接口(9)在外部抽真空设备的配合下形成负压状态，紧固件(6)为固定螺钉，固定座本体(5)为一个带有内法兰的套帽座，在各个弧形碗(4)的底部均分别设置有串接孔(11)，各个弧形碗(4)分别通过穿接在各个串接孔(11)中的非金属弹性串接件相互间可转动的连接为一个整体的万向球节吸附结构，非金属弹性串接件的外径与最下面一个串接孔(11)的孔径相适应。
6.根据权利要求5所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：支撑调节组件包括升降支柱(12)和胀接锁紧机构，在筒状支撑立柱(2)的上部设置有安装腔(13)，套接在升降支柱(12)上的胀接锁紧机构布置在安装腔(13)中，高度调整就位的升降支柱(12)通过胀接锁紧机构锁定在筒状支撑立柱(2)上，碗体固定座布置在升降支柱(12)的顶部。
7.根据权利要求6所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：胀接锁紧机构包括环形胀接囊(14)和开口锁紧环组，构成开口锁紧环组的各个开口锁紧环(15)沿高度方向开口缝相互错开的套接在安装腔(13)内的升降支柱(12)上，位于安装腔(13)内的环形胀接囊(14)套接在开口锁紧环组上，环形胀接囊(14)的胀缩通过外部的高压驱动系统输送的高压流体介质确定。
8.根据权利要求7所述的用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置，其特征在于：高压流体介质为通过高压驱动系统输送的高压气体介质或高压液体介质，环形胀接囊(14)为环形橡胶囊或环形硅胶囊，在各件开口锁紧环(15)的开口处以及上下边缘均设置有钝化结构，套接在升降支柱(12)上的各件开口锁紧环(15)沿竖向相互顶紧的顺序布置。
9.采用权利要求8所述用于航空薄壁蒙皮零件装配的柔性支撑装置构成的装配工装，其特征在于：所述的装配工装包括至少三套柔性支撑装置，各套柔性支撑装置按规定的纵横尺寸陈列布置，需要装配的航空薄壁蒙皮零件的空间形状在通用定形机架或仿形简易吊架的配合下通过各件柔性支撑装置的支撑调节组件和万向柔性连接机构保形固定。
10.采用权利要求9所述装配工装装配飞机薄壁零件的施工方法，其特征在于：所述的施工方法先按规定的纵横尺寸将各套柔性支撑装置布置到车间内的硬化地面上并固定，然后通过高压驱动系统在胀接锁紧机构的配合下将升降支柱处于同一水平面并保持在自身重力作用下不下降的平衡状态，然后将通过通用定形机架或仿形简易吊架定形的航空薄壁蒙皮零件吊装到由各套柔性支撑装置构成的支撑平面上，并使各套柔性支撑装置的万向柔性连接机构分别同时与航空薄壁蒙皮零件的相应位置顶接吸固，然后输入高压流体介质锁紧确定各套柔性支撑装置的高度完成飞机薄壁零件的固定。
