本發(fā)明涉及飛機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于復(fù)合材料機(jī)翼壁板的保形定位工裝。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、耐熱性好、熱膨脹系數(shù)小、抗腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合作為飛機(jī)的制造材料。目前復(fù)合材料已經(jīng)用于新一代飛機(jī)的制造并顯著提升了飛機(jī)性能，可以預(yù)見復(fù)合材料在飛機(jī)上的使用會(huì)更為廣泛和重要。

對(duì)于典型復(fù)合材料機(jī)翼壁板，在裝配到翼盒上時(shí)需要經(jīng)過(guò)制定位孔、預(yù)連接、制孔、壁板分解、冷擠壓強(qiáng)化、壁板對(duì)合、制終孔、锪窩及最終連接等工序，其中壁板分解過(guò)程中，為了避免復(fù)合材料機(jī)翼壁板型面發(fā)生變形造成難以準(zhǔn)確對(duì)合回翼盒的狀況，機(jī)翼壁板裝配系統(tǒng)配有專用的復(fù)合材料機(jī)翼壁板保形定位工裝，而機(jī)翼壁板保形定位工裝采用真空吸盤吸附和輔助支撐的方法固定機(jī)翼壁板。

例如公開號(hào)為cn203937867u的專利文獻(xiàn)公開了一種用于機(jī)翼壁板姿態(tài)調(diào)整的精確調(diào)控裝置，所述用于機(jī)翼壁板姿態(tài)調(diào)整的精確調(diào)控裝置包括依次層疊設(shè)置的保形框架、x向框架、y向框架、z向框架和z向固定圓盤，保形框架和x向框架固定連接，保形框架上設(shè)有用于機(jī)翼壁板定位的壁板定位蓋，所述用于機(jī)翼壁板姿態(tài)調(diào)整的精確調(diào)控裝置還包括能夠使z向框架以垂直于z向固定圓盤的第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的z向驅(qū)動(dòng)組件、能夠使y向框架以平行于z向框架的第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的y向驅(qū)動(dòng)組件和能夠使x向框架以平行于y向框架的第三轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的x向驅(qū)動(dòng)組件，該第一轉(zhuǎn)軸、該第二轉(zhuǎn)軸和該第三轉(zhuǎn)軸之間相互垂直。

上述的用于機(jī)翼壁板姿態(tài)調(diào)整的精確調(diào)控裝置可用于中、小型飛機(jī)機(jī)翼壁板的裝配，能夠?qū)崿F(xiàn)在裝配過(guò)程中翼壁板的姿態(tài)精確調(diào)整，可有效提高裝配效率以及裝配質(zhì)量。

但是上述結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用時(shí)，特別在大型飛機(jī)的制造過(guò)程中，僅依靠保形框架對(duì)翼壁板進(jìn)行支撐往往不夠，需要增加輔助的支撐裝置，但是附加的結(jié)構(gòu)不僅增加了操作的復(fù)雜程度，并且輔助的支撐裝置有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中損傷支撐點(diǎn)附近的機(jī)翼壁板變形的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于復(fù)合材料機(jī)翼壁板的保形定位工裝，無(wú)需對(duì)機(jī)翼壁板添加額外的支撐設(shè)備，有效防止機(jī)翼壁板支撐處產(chǎn)生應(yīng)力集中，提高裝配質(zhì)量。

一種用于復(fù)合材料機(jī)翼壁板的保形定位工裝，包括保形框架以及安裝在保形框架上的吸附支撐組件，所述保形框架上設(shè)有伸入機(jī)翼壁板的工藝開孔的自適應(yīng)支撐組件。

所述自適應(yīng)支撐單元的支撐是與工藝開孔配合的，也就是說(shuō)當(dāng)本發(fā)明的保形定位工裝與機(jī)翼壁板連接時(shí)，吸附支撐組件通過(guò)吸附機(jī)翼壁板表面的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行支撐，為了提高支撐效果，所述自適應(yīng)支撐組件的自適應(yīng)是指可以根據(jù)工藝開孔的大小進(jìn)行調(diào)整支撐點(diǎn)以及支撐力。

為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高使用的便捷性，優(yōu)選的，所述自適應(yīng)支撐組件包括：

安裝支架，與所述保形框架連接；

安裝座，固定在所述安裝支架上；

第一滑道，設(shè)置在所述安裝座上，延伸方向與所述工藝開孔垂直；

推塊，安裝在所述第一滑道上；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝在所述安裝座用于驅(qū)動(dòng)所述推塊，所述推塊遠(yuǎn)離所述保形框架的一端為斜楔結(jié)構(gòu)；

第二滑道，固定安裝在所述第一滑道遠(yuǎn)離所述保形框架的一側(cè)；

活動(dòng)支撐爪，安裝在所述第二滑道上，底端設(shè)有與所述斜楔結(jié)構(gòu)配合的斜面。

上述結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)滑道來(lái)實(shí)現(xiàn)活動(dòng)支撐爪的定位和支撐，過(guò)程簡(jiǎn)單，支撐效果穩(wěn)定。

為了防止發(fā)生滑移，優(yōu)選的，所述活動(dòng)支撐爪的頂面設(shè)有與所述工藝開孔邊緣抵接的支撐面，所述支撐面在遠(yuǎn)離保形框架的一端設(shè)有限位凸起。上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置有利于支撐面的定位。

為了減小活動(dòng)支撐爪對(duì)工藝開孔支撐的應(yīng)力集中問(wèn)題，優(yōu)選的，所述支撐面為圓弧面，所述圓弧面的弧度小于所述工藝開孔的弧度。通過(guò)圓弧面支撐工藝開孔邊緣，支撐力分布更均勻，機(jī)翼不易變形。

為了提高力傳動(dòng)效率以及支撐力的穩(wěn)定性和可控性，優(yōu)選的，所述斜楔結(jié)構(gòu)相對(duì)所述第一滑道所在平面的傾斜角度為5°～10°。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述斜楔結(jié)構(gòu)相對(duì)所述第一滑道所在平面的傾斜角度為8°。

為了防止活動(dòng)支撐爪脫出第二滑道，優(yōu)選的，還包括用于限位所述活動(dòng)支撐爪的保護(hù)壓蓋，所述保護(hù)壓蓋安裝在所述安裝座上位于所述活動(dòng)支撐爪的上方。

為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，還包括安裝在所述第一滑道遠(yuǎn)離所述保形框架的一側(cè)的端蓋，所述第二滑道設(shè)置在該端蓋的內(nèi)側(cè)。

優(yōu)選的，所述保形框架帶有過(guò)渡支撐接頭，所述過(guò)渡支撐接頭包括：

支撐安裝座，安裝在所述保形框架帶背面的中部；

定位座，與所述支撐安裝座固定連接，設(shè)有兩個(gè)定位孔；

鎖緊螺栓組件，安裝在定位座上。

所述過(guò)渡支撐接頭的定位座和螺栓鎖緊組件，能夠在機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床的接頭上快速裝卸用于不同翼面的保形定位工裝。

伸縮吸盤組件由控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，保證在吸附壁板時(shí)所有伸縮吸盤組件動(dòng)作的同步性，防止因動(dòng)作不一致造成的磕碰，優(yōu)選的，所述伸縮吸盤組件包括：

吸盤組件安裝座，與所述保形框架固定連接；

吸盤鎖緊氣缸，安裝在所述吸盤組件安裝座上；

滾珠導(dǎo)套，安裝在所述吸盤組件安裝座上；

伸縮連接桿，安裝在所述滾珠導(dǎo)套內(nèi)；

真空吸盤，安裝在所述伸縮連接桿的自由端上；

氣管接頭，安裝在所述的真空吸盤上。

本發(fā)明與機(jī)翼壁板之間采用真空吸盤吸附和自適應(yīng)支撐組件配合固定壁板，可以防止復(fù)合材料壁板被擦傷。通過(guò)優(yōu)化布置伸縮吸盤組件，能夠保證機(jī)翼壁板在分解/對(duì)合時(shí)所受外力分布均勻，使機(jī)翼壁板型面不發(fā)生超過(guò)允許值的變形。伸縮吸盤組件依據(jù)機(jī)翼壁板形狀、型面曲率以及主要承力點(diǎn)進(jìn)行布局，通過(guò)優(yōu)化彼此之間距離，使得機(jī)翼壁板在分離/對(duì)合過(guò)程中所受外力分布均勻且總和最小，從而使機(jī)翼壁板型面不發(fā)生超過(guò)允許值的變形。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的用于復(fù)合材料機(jī)翼壁板的保形定位工裝設(shè)有自適應(yīng)支撐組件利用機(jī)翼壁板工藝開孔輔助支撐機(jī)翼壁板，無(wú)需對(duì)機(jī)翼壁板添加額外的支撐設(shè)備，同時(shí)有效防止機(jī)翼壁板支撐處產(chǎn)生應(yīng)力集中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的復(fù)合材料機(jī)翼壁板保形定位工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的過(guò)渡支撐接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的伸縮吸盤組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是自適應(yīng)支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～4所示，本實(shí)施例的復(fù)合材料機(jī)翼壁板的保形定位工裝包括：保形框架2、伸縮吸盤組件3、過(guò)渡支撐接頭4和自適應(yīng)支撐組件5。

過(guò)渡支撐接頭4包括：支撐安裝座6，鎖緊螺栓組件7和定位座8，用于和機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床的接頭連接。

伸縮吸盤組件3包括吸盤鎖緊氣缸9，吸盤組件安裝座10，滾珠導(dǎo)套11，伸縮連接桿12，真空吸盤13和氣管接頭14組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)翼壁板1的真空吸附固定。

自適應(yīng)支撐組件5包括安裝座15，支撐鎖緊氣缸16作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝支架17，端部帶有斜楔18的推塊，端蓋19，活動(dòng)支撐爪20和保護(hù)壓蓋21，安裝座15中設(shè)有用于安裝推塊的第一滑道，端蓋19內(nèi)側(cè)設(shè)有用于安裝活動(dòng)支撐爪20的第二滑道，保護(hù)壓蓋21用于防止活動(dòng)支撐爪20脫出第二滑道。自適應(yīng)支撐組件5利用機(jī)翼壁板1工藝開孔輔助支撐機(jī)翼壁板1?；顒?dòng)支撐爪20的頂面設(shè)有與工藝開孔邊緣抵接的支撐面，支撐面在遠(yuǎn)離保形框架的一端設(shè)有限位凸起201，斜楔18相對(duì)第一滑道所在平面的傾斜角度為8°。

本實(shí)施例的保形定位工裝工作過(guò)程如下：

1)通過(guò)過(guò)渡支撐接頭4上的緊螺栓組件7和定位座8將本實(shí)施例的保形定位工裝安裝在機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床的接頭上；

2)機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床帶動(dòng)保形定位工裝安裝接近機(jī)翼壁板1；

3)伸縮吸盤組件3上的吸盤鎖緊氣缸9動(dòng)作，推動(dòng)伸縮連接桿12和真空吸盤13貼上機(jī)翼壁板并鎖緊；

4)抽氣機(jī)通過(guò)氣管接頭14將真空吸盤13抽真空使真空吸盤13吸附機(jī)翼壁板1；

5)自適應(yīng)支撐組件5上的支撐鎖緊氣缸16動(dòng)作，推動(dòng)帶有斜楔18的推塊向前移動(dòng)，進(jìn)而使活動(dòng)支撐爪20進(jìn)入機(jī)翼壁板1工藝開孔進(jìn)行支撐并鎖緊，從而對(duì)機(jī)翼壁板1形成輔助支撐；

6)機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床帶動(dòng)保形定位工裝和機(jī)翼壁板1脫離翼盒，完成機(jī)翼壁板與翼盒的分解；

7)完成對(duì)機(jī)翼壁板和翼盒的其他工序，如冷擠壓強(qiáng)化、去毛刺等；

8)機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床帶動(dòng)保形定位工裝和機(jī)翼壁板1貼上翼盒并與翼盒連接；

9)自適應(yīng)支撐組件5上的支撐鎖緊氣缸16動(dòng)作，推動(dòng)帶有斜楔18的推塊向后移動(dòng)，進(jìn)而使活動(dòng)支撐爪20退出機(jī)翼壁板1工藝開孔釋放機(jī)翼壁板；

10)真空吸盤13進(jìn)氣，吸盤鎖緊氣缸9動(dòng)作時(shí)伸縮連接桿12和真空吸盤13收回，釋放機(jī)翼壁板1；

11)機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床帶動(dòng)保形定位工裝安裝脫離機(jī)翼壁板1，完成機(jī)翼壁板1與翼盒的對(duì)合。

綜上所述，本實(shí)施例的保形定位工裝優(yōu)點(diǎn)在于：1)保形定位工裝的過(guò)渡支撐接頭4配有定位座8和螺栓鎖緊組件7，能夠在機(jī)翼壁板分解/對(duì)合機(jī)床的接頭上快速裝卸用于不同翼面的保形定位工裝；2)工裝與機(jī)翼壁板1之間采用真空吸盤13吸附和自適應(yīng)支撐組件5固定壁板，可以防止復(fù)合材料壁板被擦傷；3)通過(guò)優(yōu)化布置伸縮吸盤組件3，能夠保證機(jī)翼壁板在分解/對(duì)合時(shí)所受外力分布均勻，使機(jī)翼壁板1型面不發(fā)生超過(guò)允許值的變形；4)自適應(yīng)支撐組件5利用機(jī)翼壁板工藝開孔輔助支撐機(jī)翼壁板1，無(wú)需對(duì)機(jī)翼壁板1添加額外的支撐設(shè)備，同時(shí)防止機(jī)翼壁板1支撐處產(chǎn)生應(yīng)力集中。