一種航空器裝配工裝用高精度型架及其加工方法
【專利摘要】一種航空器裝配工裝用高精度型架，包括基準底座架，所述基準底座架設置于整個型架的底部，為兩根長桿和兩根短桿組成的矩形框架，所述兩根長桿上相對設置有若干垂直承托桿；托架，所述托架為兩根托桿，所述兩根托桿固定于所述垂直承托桿上端，且與所述兩根長桿平行；以及頂架，所述頂架為矩形框架，且該矩形框架的兩根短桿長度小于所述基準底座架的，兩根長桿與所述基準底座架的兩根長桿長度相等，所述頂架的投影處于所述基準底座架中心，所述頂架與托架之間設置有若干傾斜承托桿。本發(fā)明還提供了該高精度型架的加工方法。本發(fā)明能夠使型架達到硬連接要求，縫隙之間不加任何填充物，保證了穩(wěn)定性和不變形。
【專利說明】一種航空器裝配工裝用高精度型架及其加工方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工領域，具體為一種航空器裝配工裝用高精度型架及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，航空器(指直升機和小型商務飛機)裝配工裝是用于航空器零部件裝配的一種模夾具，是飛機零部件裝配、總裝等工藝過程中必不可少的工藝裝備，在飛機研制生產(chǎn)過程中具有重要地位。飛機結(jié)構(gòu)零件包含大量數(shù)控加工件和鈑金件。其中鈑金件使用廣泛，且多數(shù)鈑金件結(jié)構(gòu)復雜、尺寸大，剛度小，易變形，難以滿足裝配定位精度要求。工裝結(jié)構(gòu)鋼度與定位精準度直接影響飛機的性能。飛機定位精度累計誤差不得超過0.15_，單塊鈑金件安裝誤差不得超過0.05_。我國飛機工裝設計整體水平相對落后，工裝數(shù)目多，結(jié)構(gòu)笨重，制造周期長，成本高，存在剛度不足，容易變形等問題。影響飛機工裝的因素主要有:工裝骨架的空間姿態(tài)，定位器安裝方式，產(chǎn)品定位方式，裝配流程，零部件的精準度。
[0003]在飛機制造過程中，使用的裝配型架數(shù)量很大，因此型架結(jié)構(gòu)設計是否合理、正確，不僅對型架本身制造工作量大小、周期長短、成本高低和裝配工作條件產(chǎn)生直接影響。
[0004]航空器裝配工裝是與航空器理論外形相關聯(lián)的裝配支撐、定位卡板用支座通過激光跟蹤儀與型架(焊接框架)工作面進行數(shù)字化精確定位連接。目前，國內(nèi)普通型架的生產(chǎn)工藝為:鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸、焊接成框架、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置、自然時效15天、除銹、上防銹漆。這就使得連接面之間很容易出現(xiàn)多個空隙。國內(nèi)采用的是軟連接方式，即型架工作面未進行精加工，連接面縫隙用環(huán)氧水泥填充，俗稱軟連接，這種連接方式互換性差，不易拆裝，不易調(diào)整，不易修復。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種航空器裝配工裝用高精度型架及其加工方法，從而解決上述【背景技術(shù)】中的問題。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種航空器裝配工裝用高精度型架，包括
基準底座架，所述基準底座架設置于整個型架的底部，為兩根長桿和兩根短桿組成的矩形框架，所述兩根長桿上相對設置有若干垂直承托桿；
托架，所述托架為兩根托桿，所述兩根托桿固定于所述垂直承托桿上端，且與所述兩根長桿平行；
以及頂架，所述頂架為矩形框架，且該矩形框架的兩根短桿長度小于所述基準底座架的，兩根長桿與所述基準底座架的兩根長桿長度相等，所述頂架的投影處于所述基準底座架中心，所述頂架與托架之間設置有若干傾斜承托桿。
[0007]作為一種改進，所述托桿和頂架之間設置有若干連接板。所述連接板一端利用銷軸安裝于所述托桿側(cè)旁，另一端利用銷軸安裝于所述頂架的長桿側(cè)旁。[0008]一種航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，包括如下工藝步驟:
51、鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸；
52、銑焊接坡口、焊接成基準底座架、托架以及頂架，并將其結(jié)合成框架；
53、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置；
54、基準底座架的底面焊接基準面鋼板得到整體型架；
55、人工時效退火；
56、吹砂、上防銹漆；
57、整體型架工作面精加工得到所述高精度型架。
[0009]其中，銑焊接坡口步驟中，按坡口四周起30度和IOmm的坡口 ；也就是坡口的角度為30度，長度為10mm，這可以保證焊縫均勻，焊接應力均勻，使焊接框架各個位置變形幅度和差距減小，比不開坡口的焊接框架強度、剛性大大提高。
[0010]人工時效步驟中，將S4步驟中的整體型架放入回火爐內(nèi)加溫到520~550°C保溫3小時，使焊接應力充分釋放，使型架處于穩(wěn)定不變形狀態(tài)，同時，比自然時效節(jié)省工期14天。
[0011]吹砂步驟中，在吹砂房里，利用鋼砂顆粒撞擊整體型架表面，通過鋼砂的撞擊實現(xiàn)除銹和消除表面疲勞強度。除銹效果比人工除銹更干凈徹底。消除表面疲勞強度后，使型架更加穩(wěn)定不變形。
[0012]整體型架工作面精加工步驟中，用大型數(shù)控龍門加工中心(例如浙江日發(fā)數(shù)碼精密機械股份有限公司生產(chǎn)的RFMP12035M型加工中心)(五面加工)對整體型架工作面進行精加工，保證工作面的配合公差在O到-0.10mm，達到硬連接標準。
[0013]整體型架工作面精加工中，包括如下步驟，
1.使用經(jīng)過檢測和校準的滿足加工精度要求的大型數(shù)控龍門加工中心進行加工；
2.裝夾、校正，加工底部基準面，
(1)打表，校中線和等高線；
(2)加工底部基準面到表面粗糙度6.3、平面度0.1 ；
3.整體型架工作面粗加工
(1)裝夾，打表校中線和等高線；
(2)裝工藝支撐，利用保形撐桿增加強度和防止彈性變形；
(3)工作面粗加工,按吃刀量2mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300~400轉(zhuǎn)/min進行粗加工，留0.3^0.4mm的加工余量；
4.整體型架工作面精加工
(1)拆除工藝支撐，即拆除保形撐桿；
(2)按吃刀量0.05^0.1mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300~400轉(zhuǎn)/min進行精加工,保證工作面配合公差在0--0.10mm，表面粗糙度3.2、平面度0.02 ；
作為一種改進，所述保形撐桿設置于所述兩根托桿之間和所述矩形框架的兩根長桿之間。
[0014]作為一種改進，所述保形撐桿包括具有內(nèi)螺紋的螺紋套，所述螺紋套的兩端均利用螺紋嚙合安裝有螺紋撐桿，所述螺紋撐桿的另一端均設置有支撐座。
[0015]作為一種改進，所述支撐座為U型。[0016]由于采用了以上結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有以下有益效果:
數(shù)字化硬連接是指連接面由零部件之間直接連接裝配，不加填充物，這種連接方式的優(yōu)點是互換性好，精度高，易拆裝，易修復，其技術(shù)關鍵在于如何加工出符合高精度要求的型架。
[0017]航空器零部件裝配工裝主要由型架以及與航空器理論外形相關聯(lián)的定位卡板、支撐件、支座組成，型架是整套工裝的重要結(jié)構(gòu)件，高精度型架取代普通型架是航空器零部件裝配工裝數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢。歐美國家如波音、空客裝配工裝已經(jīng)不允許采用加墊、力口填充物的軟連接方式，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化硬連接的工裝制造技術(shù)。在我國，數(shù)字化高精度型架正在越來越多的取代普通型架。
[0018]而本發(fā)明提供的型架以及加工方法，完全可以滿足其要求。結(jié)合型架的結(jié)構(gòu)和方法步驟，描述一下我們技術(shù)的好處:
經(jīng)過高精度加工的型架，在結(jié)構(gòu)鋼性和變形上，能防止加工過程中和加工成型后的微量變形和不斷變形，延長了使用壽命和可靠性，便于運輸，且運輸過程和轉(zhuǎn)運后不變形，無需重新裝配，本加工工藝的采用，特別是保形撐桿的使用，可使粗加工的型架工作表面配合公差在O到-0.1之間，真正實現(xiàn)硬連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明高精度型架結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明航空器裝配工裝用高精度型架加工方法的流程圖；
圖3為保形撐桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0021]參見圖1，一種航空器裝配工裝用高精度型架，包括基準底座架I，所述基準底座架I設置于整個型架的底部，為兩根長桿和兩根短桿組成的矩形框架，所述兩根長桿上相對設置有若干垂直承托桿2 ;托架，所述托架為兩根托桿3，所述兩根托桿3固定于所述垂直承托桿2上端，且與所述基準底座架的兩根長桿平行；頂架4，所述頂架4為矩形框架，且該矩形框架的兩根短桿長度小于所述基準底座架I的兩根短桿長度，兩根長桿與所述基準底座架I的兩根長桿長度相等，所述頂架4的投影處于所述基準底座架I中心，所述頂架4與托架之間設置有若干傾斜承托桿5。所述托桿3和頂架4之間設置有七個連接板7。所述連接板7 —端利用銷軸安裝于所述托桿3側(cè)旁，另一端利用銷軸安裝于所述頂架4的長桿側(cè)旁。
[0022]參見圖2，一種航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，包括如下工藝步驟:
51、鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸；
52、銑焊接坡口、焊接成基準底座架1、托架以及頂架4，并將其結(jié)合成框架；
53、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置；
54、基準底座架的底面焊接基準面鋼板得到整體型架；
55、人工時效退火； 56、吹砂、上防銹漆；
57、整體型架工作面精加工得到所述高精度型架。
[0023]實施例1，用于大型直升機裝配工裝的高精度型架的加工方法，包括如下步驟，S1、鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸；
52、銑焊接坡口，按坡口四周起30度和IOmm的坡口，也就是坡口的角度為30度，長度為10mm，這可以保證焊縫均勻，焊接應力均勻，使焊接框架各個位置變形幅度和差距減小，比不開坡口的焊接框架強度、剛性大大提高；焊接成基準底座架、托架以及頂架，并將其結(jié)合成框架；
53、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置；
54、基準底座架的底面焊接基準面鋼板得到整體型架；
55、人工時效退火；將S4步驟中的整體型架放入回火爐內(nèi)加溫到520°C保溫3小時，使焊接應力充分釋放，使型架處于穩(wěn)定不變形狀態(tài)，同時，比自然時效節(jié)省工期14天。
[0024]S6、吹砂，在吹砂房里，利用鋼砂顆粒撞擊整體型架表面，通過鋼砂的撞擊實現(xiàn)除銹和消除表面疲勞強度，除銹效果比人工除銹更干凈徹底。消除表面疲勞強度后，使型架更加穩(wěn)定不變形，上防銹漆；
S7、整體型架工作面精加工得到所述高精度型架，用大型數(shù)控龍門加工中心(例如浙江日發(fā)數(shù)碼精密機械股份有限公司生產(chǎn)的RFMP12035M型加工中心)(五面加工)對整體型架工作面進行精加工，保證工作面的配合公差在-0.05_，達到硬連接標準。
[0025]整體型架工作面精加工中，包括如下步驟，
1.使用經(jīng)過檢測和校準的滿足加工精度要求的大型數(shù)控龍門加工中心進行加工；
2.裝夾、校正，加工底部基準面，
(1)打表，校中線和等高線；
(2)加工底部基準面到表面粗糙度6.3、平面度0.1 ；
3.整體型架工作面粗加工
(1)裝夾，打表校中線和等高線；
(2)裝工藝支撐，利用保形撐桿6增加強度和防止彈性變形；
(3)工作面粗加工，按吃刀量2mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min進行粗加工，留
0.3mm的加工余量；
4.整體型架工作面精加工
(1)拆除工藝支撐，即拆除保形撐桿6;
(2)按吃刀量0.05mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/min進行精加工,保證工作面配合公差在0mm，表面粗糙度3.2、平面度0.02。
[0026]實施例2，用于小型商務飛機裝配工裝的高精度型架的加工方法，包括如下步驟，S1、鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸；
52、銑焊接坡口，按坡口四周起30度和IOmm的坡口，也就是坡口的角度為30度，長度為10mm，這可以保證焊縫均勻，焊接應力均勻，使焊接框架各個位置變形幅度和差距減小，比不開坡口的焊接框架強度、剛性大大提高；焊接成基準底座架、托架以及頂架，并將其結(jié)合成框架；
53、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置； 54、基準底座架的底面焊接基準面鋼板得到整體型架；
55、人工時效退火；將S4步驟中的整體型架放入回火爐內(nèi)加溫到550°C保溫3小時，使焊接應力充分釋放，使型架處于穩(wěn)定不變形狀態(tài)，同時，比自然時效節(jié)省工期14天。
[0027]S6、吹砂，在吹砂房里，利用鋼砂顆粒撞擊整體型架表面，通過鋼砂的撞擊實現(xiàn)除銹和消除表面疲勞強度，除銹效果比人工除銹更干凈徹底。消除表面疲勞強度后，使型架更加穩(wěn)定不變形，上防銹漆；
S7、整體型架工作面精加工得到所述高精度型架，用大型數(shù)控龍門加工中心(例如浙江日發(fā)數(shù)碼精密機械股份有限公司生產(chǎn)的RFMP12035M型加工中心)(五面加工)對整體型架工作面進行精加工，保證工作面的配合公差在-0.10mm，達到硬連接標準。
[0028]整體型架工作面精加工中，包括如下步驟，
1.使用經(jīng)過檢測和校準的滿足加工精度要求的大型數(shù)控龍門加工中心進行加工；
2.裝夾、校正，加工底部基準面，
(1)打表，校中線和等高線；
(2)加工底部基準面到表面粗糙度6.3、平面度0.1 ；
3.整體型架工作面粗加工
(1)裝夾，打表校中線和等高線；
(2)裝工藝支撐，利用保形撐桿6增加強度和防止彈性變形；
(3)工作面粗加工，按吃刀量2mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/min進行粗加工，留
0.4mm的加工余量；
4.整體型架工作面精加工
(1)拆除工藝支撐，即拆除保形撐桿6;
(2)按吃刀量0.1mm,進給300mm/min，轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/min進行精加工，保證工作面配合公差在-0.10mm，表面粗糙度3.2、平面度0.02。
[0029]參見圖3，所述保形撐桿6設置于所述兩根托桿3之間和所述矩形框架的兩根長桿之間，所述保形撐桿6包括具有內(nèi)螺紋的螺紋套61，所述螺紋套61的兩端均利用螺紋嚙合安裝有螺紋撐桿62，所述螺紋撐桿62的另一端均設置有支撐座63。所述支撐座63為U型。螺紋套61上還設置有扳手64。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種航空器裝配工裝用高精度型架，其特征在于:包括 基準底座架，所述基準底座架設置于整個型架的底部，為兩根長桿和兩根短桿組成的矩形框架，所述兩根長桿上相對設置有若干垂直承托桿； 托架，所述托架為兩根托桿，所述兩根托桿固定于所述垂直承托桿上端，且與所述兩根長桿平行； 以及頂架，所述頂架為矩形框架，且該矩形框架的兩根短桿長度小于所述基準底座架的，兩根長桿與所述基準底座架的兩根長桿長度相等，所述頂架的投影處于所述基準底座架中心，所述頂架與托架之間設置有若干傾斜承托桿。
2.如權(quán)利要求1所述的一種航空器裝配工裝用高精度型架，其特征在于:所述托桿和頂架之間設置有若干連接板。
3.—種如權(quán)利要求1所述的航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，其特征在于:包括如下工藝步驟: 51、鋼管下料、放樣、加工到焊接尺寸； 52、銑焊接坡口、焊接成基準底座架、托架以及頂架，并將其結(jié)合成框架； 53、鋼板下料、鋼板加工、將鋼板焊接到框架裝配位置； 54、基準底座架的底面焊接基準面鋼板得到整體型架； 55、人工時效退火； 56、吹砂、上防銹漆； 57、整體型架工作面精加工得到所述高精度型架； 其中，銑焊接坡口步驟中，按坡口四周起30度和IOmm的坡口；人工時效步驟中，將S4步驟中的整體型架放入回火爐內(nèi)加溫到520~550°C保溫3小時；吹砂步驟中，在吹砂房里，利用鋼砂顆粒撞擊整體型架表面；整體型架工作面精加工步驟中，用大型數(shù)控龍門加工中心對整體型架工作面進行精加工，保證工作面的配合公差在O到-0.10mm。
4.一種如權(quán)利要求3所述的航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，其特征在于:所述整體型架工作面精加工包括如下步驟， 一.使用經(jīng)過檢測和校準的滿足加工精度要求的大型數(shù)控龍門加工中心進行加工； 二.裝夾、校正，加工底部基準面 (1)打表，校中線和等高線； (2)加工底部基準面到表面粗糙度6.3、平面度0.1 ； 三.整體型架工作面粗加工 (1)裝夾，打表校中線和等高線； (2)裝工藝支撐，利用保形撐桿增加強度和防止彈性變形； (3)工作面粗加工,按吃刀量2mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300~400轉(zhuǎn)/min進行粗加工，留0.3^0.4mm的加工余量； 四.整體型架工作面精加工 (1)拆除工藝支撐，即拆除保形撐桿；
(2)按吃刀量0.05^0.1mm,進給300mm/min,轉(zhuǎn)速300~400轉(zhuǎn)/min進行精加工,保證工作面配合公差在0--0.10mm，表面粗糙度3.2、平面度0.02。
5.一種如權(quán)利要求3所述的航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，其特征在于:所述保形撐桿設置于所述兩根托桿之間和所述矩形框架的兩根長桿之間。
6.一種如權(quán)利要求4所述的航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，其特征在于:所述保形撐桿包括具有內(nèi)螺紋的螺紋套，所述螺紋套的兩端均利用螺紋嚙合安裝有螺紋撐桿，所述螺紋撐桿的另一端均設置有支撐座。
7.—種如權(quán)利要求5所述的航空器裝配工裝用高精度型架的加工方法，其特征在于:所述支撐座為U型。
【文檔編號】B64F5/00GK103770046SQ201210397987
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】仇翯辰 申請人:長沙市天映機械制造有限公司