飛機(jī)裝配工藝接頭設(shè)計(jì)

石璐

摘 要：基于多個(gè)定位器支撐的數(shù)字化調(diào)姿工裝中，機(jī)身與定位器之間應(yīng)能夠形成球鉸連接，而機(jī)身的自身結(jié)構(gòu)中，未設(shè)置與定位器相連接的過(guò)渡裝置。因此，需要設(shè)計(jì)專用的工藝接頭實(shí)現(xiàn)機(jī)身與定位器的過(guò)渡連接。由于翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)中的機(jī)身結(jié)構(gòu)為“半硬殼式結(jié)構(gòu)”，主要由桁條、隔框、加強(qiáng)框以及外蒙皮構(gòu)成，機(jī)身剛度相對(duì)較弱，因此需要合理設(shè)計(jì)工藝接頭的機(jī)構(gòu)及其與機(jī)身的連接方式，使其能將定位器的集中載荷分散到機(jī)身上，減小機(jī)身的調(diào)姿內(nèi)力和支撐部位的變形，確保機(jī)身調(diào)姿過(guò)程的安全性。

關(guān)鍵詞：工藝接頭布局原則；工藝接頭設(shè)計(jì)

1.工藝接頭布局原則

工藝接頭的布局會(huì)影響機(jī)身的變形情況與調(diào)姿工裝的載荷分配情況，在翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)中，工藝接頭的布局選擇遵循以下原則：

（1）考慮支撐部位的剛性，機(jī)身的不同部位結(jié)構(gòu)不同，剛度差別也較大，支撐位置首先考慮加強(qiáng)框等剛度較好的位置，以避免由于機(jī)身重力產(chǎn)生的變形過(guò)大而影響調(diào)姿精度。

（2）考慮定位器的均承性，機(jī)身由多個(gè)定位器支撐，在調(diào)姿過(guò)程中期望定位器均勻承載，因此盡量將支撐點(diǎn)設(shè)置在沿機(jī)身重心對(duì)稱分布的位置上。

（3）考慮安裝的便捷性，工藝接頭的安裝位置應(yīng)便于安裝、拆卸等工作。

（4）考慮調(diào)姿穩(wěn)定性，機(jī)身入位后與定位器構(gòu)成并聯(lián)機(jī)構(gòu)后，應(yīng)能保證機(jī)身在調(diào)姿過(guò)程中的穩(wěn)定性。

（5）考慮整個(gè)調(diào)姿工裝的開(kāi)敞性，翼身數(shù)字化裝配工裝結(jié)構(gòu)緊湊，零部件數(shù)量較多，部分安裝步驟需人工操作，因此支撐位置應(yīng)能保證機(jī)身在調(diào)姿過(guò)程中避免與其他工裝設(shè)備干涉，有足夠的操作空間。

2.工藝接頭設(shè)計(jì)

2.1工藝接頭結(jié)構(gòu)

為使工藝接頭易于加工、裝配，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔、輕便。工藝接頭主要由機(jī)身連接面板、定位器連接球頭和加強(qiáng)筋板組成。機(jī)身連接面板上設(shè)置有多個(gè)螺栓孔，螺栓孔可安裝M5或M6或M8的高強(qiáng)度抗剪螺栓。機(jī)身連接面板和螺栓孔根據(jù)機(jī)身三維模型配合制作，使機(jī)身連接面板貼合蒙皮安裝。加強(qiáng)筋板與機(jī)身連接面板之間為焊接連接，并經(jīng)過(guò)退火處理，以消除焊接應(yīng)力。定位器連接球頭與加強(qiáng)筋板之間通過(guò)六個(gè)M10螺栓相連接。加強(qiáng)筋板上設(shè)置有工藝孔和吊裝銷軸安裝孔。圖2.1為兩種工藝接頭的結(jié)構(gòu)示意圖，分別用于安裝在中機(jī)身與后機(jī)身，兩種工藝接頭的結(jié)構(gòu)類似，但機(jī)身連接面板的形狀差別較大。為使工藝接頭易于加工、裝配，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔、輕便。工藝接頭主要由機(jī)身連接面板、定位器連接球頭和加強(qiáng)筋板組成。

2.2工藝接頭與機(jī)身的連接方式

在飛機(jī)裝配過(guò)程中，要求工藝接頭與機(jī)身固接，其相對(duì)位置保持不變。為保證連接的可靠性同時(shí)便于工藝接頭的安裝、拆卸，采用螺栓組將工藝接頭與機(jī)身相連接，如圖2.2所示。在機(jī)身連接面板與機(jī)身的貼合面上設(shè)置有保護(hù)膠帶層，用于保護(hù)機(jī)身蒙皮并改善機(jī)身的受載狀況。機(jī)身一般由蒙皮、連接角片、隔框、桁條組成，各組件之問(wèn)用鉚釘固接。通常蒙皮與桁條一起承受由于機(jī)身彎矩引起的拉壓正應(yīng)力和由剪力和扭矩作用而引起的剪切應(yīng)力，隔框連接角片用于承受來(lái)自外部的集中載荷并將集中載荷分散至蒙皮上.根據(jù)工藝接頭的安裝位置，在連接角片和蒙皮上的部分鉚釘孔用于安裝螺栓，當(dāng)機(jī)身裝配完成后，需對(duì)機(jī)身進(jìn)行補(bǔ)鉚。

2.3工藝接頭與定位器之間的連接方式

在機(jī)身調(diào)姿之前首先要完成機(jī)身的入位過(guò)程，印通過(guò)定位器各軸的進(jìn)給調(diào)整定位囂頂部入位鎖緊裝置的位置，使定位器連接球頭與入位鎖緊裝置中的球托同心并貼臺(tái)。入位鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，主要包括球頭鎖緊部件，入位測(cè)量部件及測(cè)力部件。球頭鉚緊部件主要由伺服電機(jī)、蝸輪蝸桿，轉(zhuǎn)盤(pán).卡爪。調(diào)整螺母和光電傳感器等組成，伺服電機(jī)通過(guò)連軸器與蝸輪蝸桿相連，在蝸輪頂部固接有轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)頂部沿圓周方向均布安裝有三個(gè)卡爪，卡爪底部為齒狀結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤(pán)嚙合，當(dāng)伺服電機(jī)通過(guò)連軸器和蝸桿帶動(dòng)蝸輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)盤(pán)與蝸輪固接，轉(zhuǎn)盤(pán)與蝸輪共同作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)卡爪沿轉(zhuǎn)盤(pán)徑向移動(dòng)，完成對(duì)機(jī)身工藝球頭的夾緊或放松。在卡爪尾部安裝有調(diào)整螺母，通過(guò)改變調(diào)整螺母的擰入深度可控制卡爪的行程，在卡爪上方設(shè)置有光電傳感器用于檢測(cè)卡爪的實(shí)際位置。八位測(cè)量部件中設(shè)置有四個(gè)位移傳感器，當(dāng)定位器連接球頭接觸到位移傳感器時(shí)，可通過(guò)位移傳感器的讀數(shù)計(jì)算出定位器連接球頭的實(shí)際位置與理論位置的偏差，進(jìn)而引導(dǎo)定位器的進(jìn)給，保證機(jī)身的準(zhǔn)確入位。測(cè)力部件中設(shè)置有拉壓傳感器，用于檢測(cè)定位器的承載狀況。

當(dāng)機(jī)身入位完成后，球頭鎖緊部件中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡爪進(jìn)給，限制定位器連接球頭的位置，防止其逃選出球托；但卡爪并未鎖緊定位器連接球頭，定位器連接球頭仍可在球托內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。球托與卡爪限制了定位器連接球頭的移動(dòng)自由度，但并為約束其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，即定位墨連接球頭與球托構(gòu)成了一個(gè)球鉸連接。

結(jié)論

本文針對(duì)飛機(jī)數(shù)字化裝配工藝需求，設(shè)計(jì)了一種工藝接頭用于定位器與機(jī)身之間的過(guò)渡連接，為保證飛機(jī)裝配質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛春勻.實(shí)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2008.