CN101511673A - 板组件以及安装板组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板组件(100)，在所述板组件中两个面板(101、102)彼此连接，其中，两个板中的每个板的表面包括弯折部(105、106)以便形成上平稳段(112、114)和下平稳段(113、115)，两个板沿它们的下位部连接在一起。两个板的阶梯部的高度之和可以例如等于在两个板之间的接合区域中的容许的间隙公差之和。本发明还涉及一种制造这种板组件的方法。

Description

板组件以及安装板组件的方法

技术领域

本发明涉及一种板组件，在所述板组件中至少两个板沿纵向彼此连接。纵向连接定义成边对边的连接。更具体地，本发明涉及板组件的两个板之间的接合区域。本发明还涉及用于安装板组件的方法，在所述板组件中至少两个板沿纵向彼此连接。

背景技术

一般地说，当需连接至少两个例如金属板料或复合材料板料的板时可应用本发明。本发明能够特别应用于航空领域，在该领域中组件的两个相邻板之间的接合会显著影响气动阻力。本发明还能够应用于汽车或铁路领域，从而将板组件设计成形成机动车或火车车厢的外部车身。

在航空领域中，已知将一连串的板纵向连接以生成板组件，特别是形成飞行器机身或机翼的蒙皮。

例如如图1所示，已知使用联接元件3，将板1、2分别连接到该联接元件3，从而使得能够拆卸所述相邻板1、2之间的接合。通过可拆卸的螺钉4将第一板以可拆卸的方式固定在联接元件3上。通过一个或多个结构螺钉5将第二板2固定在联接元件3上。因此，当希望进入通过板1、2所生成的内部空间时，仅需通过旋出可拆卸螺钉4而卸下第一板1即可。

板1、2以邻近的方式定位，而并未边靠边，从而在所述相邻板1、2之间生成纵向缝隙6。这种纵向缝隙6是不可避免的，但是会扰乱板1、2的外表面上的气流。

为了减少在两个板1、2之间的接合处的纵向缝隙6的影响，已知利用密封填料7来填充纵向缝隙6。密封填料7能够使两个相邻板1、2之间的表面平整。

联接元件3包括设计成用以补偿第一板1与第二板2之间的厚度差的弯折部8或阶梯状搭接部。板的厚度一般定义成所述板的垂直于其外表面延伸的尺寸。实际上，在两个板之间的接合区域处，第一板1的厚度e严格地讲小于第二板2的厚度E。接合区域限定为每个板1、2的涉及这些板之间的联接的表面部分。因此，弯折部8的高度对应于第二板2的厚度E与第一板1的厚度e之间的差值。该弯折部8的目的是保持接合区域处的板1、2处于相同水平，从而避免当所述板彼此连接时它们之间具有间隙。

然而如图2所示，由于板组件的涉及联接的不同元件存在制造公差，因此在多数情况下两个板1、2之间的接合会产生间隙d。间隙定义为：当彼此连接时，正常情况下应该在相同水平上保持齐平的邻近板1、2的偏移。因此，板1、2之间的纵向缝隙6形成阶梯，这种阶梯会扰乱板组件1、2的外表面上方的气流。

目前，在不显著增加这种组件的制造成本的情况下，无法消除该组件的不同元件上的容许制造公差。

发明内容

在本发明中，其目的在于减小板组件的两个相邻板之间由于制造公差和装配公差所产生的间隙对气动阻力的影响。

为此，在本发明中，提出将板组件的两个相邻板之间的间隙扩展超过有影响力的长度，从而减少其对气动阻力的影响。

根据本发明，通过使用如下的板以使两个板之间的间隙最小化，该板具有在接合区域处呈现弯折部设计的表面，可以将现有技术中的阶梯公差转变成起伏公差。更具体地，每个板包括通过阶梯部彼此分隔的两个连续平稳段。每个板的下平稳段面对面，所述板在它们的下平稳段的水平上彼此连结。因此，间隙遍布在两个相邻下平稳段的整个表面，而不是集中于位于两个板之间的纵向缝隙的位置处。尽管并未消除具有间隙的危险性，但是当出现间隙时其遍布于较大的表面上，使得在某些情况下甚至允许增大涉及两个板之间联接的元件的制造公差和装配公差。因此，当两个板彼此连接时，两个板之间可能存在的间隙包含在生成于两个板的彼此面对的阶梯部之间的凹部中。所得到的凹部从其一端至另一端并且另外从一个组件到另一个组件能够具有不同的高度。凹部的高度定义成垂直于板的表面延伸的尺寸。

在本发明的具体实施例中，可以生成阶梯部，其中两个相向的阶梯部的高度之和基本上等于在两个板的接合区域处的关于制造和组装的容许的间隙公差之和。阶梯部的高度定义成垂直于板的表面延伸的尺寸。术语间隙公差定义成在板组件中涉及两个板的连接的每个元件的容许的间隙公差。因此，当将板放到一起时，能够确保两个板之间可能存在的间隙处于由两个板各自的下平稳段所生成的凹部内。

为了完全消除两个板之间存在的间隙的影响，可以将例如玛蒂脂(mastic)的材料注入到含有间隙的凹部中。因此，在凹部中以玛蒂脂进行覆盖并将间隙浸没。玛蒂脂形成了平整表面，该平整表面在板组件中的两个板的延伸范围内提供了极为连续的表面，换言之，在水平上没有间隙。

因此，本发明的目的是提供一种板组件，在所述板组件中两个板彼此连接，其特征在于，每个板的一个表面包括弯折部，从而包括上平稳段和下平稳段，两个板在它们的下平稳段处彼此连接。

根据本发明的方法的实施例，可具有全部或某些以下的附加特征：

-两个板的弯折部的高度之和等于两个板之间的接合区域中的容许的间隙公差之和。

-每个弯折部的高度等于两个板之间的接合区域中的容许的间隙公差之和的一半。

-两个板通过联接元件彼此连接。

-在两个板之间生成的纵向缝隙由填充填料进行填充。

-利用平滑填料填充接合区域中的凹部。

本发明还涉及一种这种板组件的安装方法，在所述板组件中两个板彼此连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-将涉及两个板连接的组件元件的容许的间隙公差加在一起；

-生成两个板，使得它们都呈现出包括下平稳段和上平稳段的表面，它们的表面的高度差设置成使得两个板的弯折部的高度之和明显等于涉及两个板的连接的组件元件的间隙公差之和；

-通过将两个下平稳段边对边放置来连接两个板以形成接合区域。

根据本发明方法的实施例，可包括全部或某些以下附加步骤：

-利用平滑填料填充接合区域中的凹部。

-通过在模具中模制生成板，所述模具装配有对应于期望的弯折部的模型板。

-通过对板料进行机加工生成板，从而生成期望的弯折部。

附图说明

当阅读以下描述并参照附图时，将更容易理解本发明。这些描述和附图只是作为示例，而不是用来限制本发明。附图中：

图1是已经描述的例如理论上的板组件的剖面图；

图2是根据前述现有技术在两个板之间延伸的纵向缝隙的位置处的两个板之间的接合细节的剖面图；

图3是根据本发明的彼此连接的两个相邻板的剖面图；

图4是根据本发明的两个相邻板的剖面图；

图5是能够利用根据本发明的板组件进行装配的飞行器机翼的剖面图。

具体实施方式

图3示出了板组件100的剖面图，其中两个板101、102通过联接元件103彼此连接。

联接元件103包括弯折部104，弯折部104设计成用来补偿第一板101与第二板102之间的厚度差。因为第一板101具有的厚度严格地讲小于第二板102的厚度，所以弯折部定位成使得板102的额外厚度包含在联接元件103的弯折部104的凹部中。因此，当两个板101、102紧固到联接元件103时，所述板101、102的表面理论上彼此对齐。

然而如上所述，因为联接元件103以及每个板101、102的制造公差，所以当执行安装时，两个板101、102的凹部表面没有对齐，而是在两个板101、102之间的接合部中存在间隙。

另外根据本发明，每个板101、102具有两层表面，这两层表面分别形成上平稳段112、114和下平稳段113、115。上平稳段112、114与下平稳段113、115之间的弯折部105、106的高度与板组件的通常上容许的制造和装配公差有关，并因此根据应用、使用材料等变化。

在图4所示的示例中，图中左侧的板101相对于右侧的板102包括从左至右向下延伸的弯折部105，而板102包括从右至左向下延伸的弯折部106。因此，当板101、102进行组装时，下平稳段形成由上平稳段112、114界定的凹入表面或凹部107。

优选地，每个弯折部105、106的高度h明显等于在两个板101、102之间的接合中所涉及的组件元件的容许的间隙公差之和的一半。

在图3所示的示例中，间隙公差之和对应于两个板102、102中的每个板以及联接元件103的容许的间隙公差。因此，两个弯折部105和106的高度h之和等于结合元件101、102以及103的容许的制造间隙公差之和。

当板101和102固定在联接元件103上时，在板101和102之间可能存在的间隙遍布凹部107的整个长度L。凹部的长度L限定为在两个弯折部105、106之间延伸的凹部的尺寸。

在本发明的一个具体实施例中，可以利用例如腻子填塞料的填充填料109来填充纵向缝隙108，该纵向缝隙108在板101、102的界定所述纵向缝隙108的边缘之间延伸。

此外，为了使板组件的位于两个相邻板101、102之间的接合处的外形平整，可以利用例如液态胶粘涂料的平滑填料110来填充凹部107。因此，可以获得极为连续的表面，该表面完全覆盖在两个板101、102之间可能存在的间隙。

另外，在通过螺钉111将板101和102连接到联接元件103的情况下，所述螺钉111包含在凹部107中，螺钉同样被平滑填料110覆盖。因此，可以增大用于埋头螺钉111的埋头孔的公差。

如从图4看出，板101、102从高度差105、106的一部分到另一部分的厚度是相同的。

在图3所示的示例中，只有第一板101具有可变厚度。更具体地，第一板101在上平稳段112处的厚度严格地讲大于第一板101在下平稳段113处的厚度。第二板102的上平稳段116和下平稳段115具有连续并一致的厚度。

图5示出能够结合根据本发明的板组件的飞行器机翼120的剖面图。

实际上，在飞行器机翼的情况下，必需能够进入位于所述机翼120的前梁121前方和后梁122后方的系统及通道。为此，机翼120的板124、125以如下方式彼此连接，即：在相邻板124、125之间可能具有间隙的位置处生成四个纵向缝隙123。

因此，在界定至少一个纵向缝隙123的板124、125的情况下，可以建立根据本发明的板组件。

在这种机翼120的一个具体实施例中，为了完成板组件，必需使用：

-复合机翼板125，其在内部具有胶囊的情况下从外部模制，其厚度为10mm+/-4％——相当于+/-0.4mm；

-复合板124，其形成机翼120前缘的顶端，并具有厚度为4mm+/-4％——相当于+/-0.16mm——的整体式部件；

-金属板条126，其以+/-2％——相当于+/-0.2mm——的精度弯折，所述板条126用作两个板124、125之间的联接元件。

因此，关于两个板124、125之间接合部的总的组合间隙公差相当于两个板124、125以及板条126的间隙公差之和，也就是说+/-0.76mm。因此，假如误差集中在理论外形上，则根据相对气流，在前进装置中达到+0.76mm的气动力下降(aerodynamic reduction)，而在回动装置中达到-0.76mm的气动力下降。

因此，在组件的端部处能够达到的制造公差范围为1.52mm。

误差+/-0.76mm是无法接受的。因此，当实施根据现有技术的板组件时无法直接使用复合板。必需通过五轴机床来局部改造模制的复合板，以便使复合板的厚度校准至+/-0.1mm。所述设备通过适当的夹紧来适应机翼板的形状，并且该机加工必需是三维的，这样便要求使用五轴磨床。

在金属板的情况下，误差是+/-0.46mm，这对于在“马赫数”0.8飞行的飞机也只是刚刚能够接受。

在板组件124、125符合本发明的情况下，为了使接合落入空气动力学所容许的公差范围内，已经设立使弯折部的高度h之和除以由下平稳段形成的凹部的长度L必须小于或等于0.01，也就是说htotal/L≤0.01。htotal定义为在板连接之前其弯折部的高度h之和。

为了使得能够接受1.52mm的间隙公差，使用弯折部高度h之和等于1.5mm的板124、125。因此，接合区域处的凹部的长度L应该等于152mm。该伸展值与用于每个板的位置固定的限定极为相容，例如用于前缘板124的位置固定的限定为60mm，而用于机翼板125的位置固定的限定为10mm。另外，因此生成的浅的凹部容置了螺钉埋头孔，这样可以使螺钉埋头孔的间隙公差增加，而它们保持由平滑填料覆盖。

这同样适用于金属板，以改善空气动力学外形。

根据本发明的这种呈现出期望高度h的弯折部的板可以通过如下的模制方式获得，即：在相应的模具中放置模槽或模型板。还可对具有较大厚度的板进行机加工，用以获得呈现出所需的弯折部的板。

Claims (10)

1.一种板组件(100)，在所述板组件中两个板(101、102)彼此连接，其特征在于，每个所述板的一个表面包括弯折部(105、106)，从而包括上平稳段(112、114)和下平稳段(113、115)，所述两个板在它们的下平稳段处彼此连接。

2.如权利要求1所述的板组件，其特征在于，所述两个板的弯折部的高度(h)之和等于所述两个板之间的接合区域中的容许的间隙公差之和。

3.如权利要求1或2所述板组件，其特征在于，所述两个板的每个弯折部的高度等于所述两个板之间的接合区域中的容许的间隙公差之和的一半。

4.如权利要求1至3中任一项所述的板组件，其特征在于，所述两个板通过联接元件(103)彼此连接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的板组件，其特征在于，在所述两个板之间生成的纵向缝隙(108)由填充填料(109)进行填充。

6.如权利要求1至5中任一项所述的板组件，其特征在于，所述接合区域中的凹部(107)由平滑填料(111)进行填充。

7.一种板组件(100)的安装方法，在所述板组件中两个板(101、102)彼此连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将涉及所述两个板连接的组件元件的容许的间隙公差加在一起；

生成所述两个板，使得所述两个板都呈现出包括下平稳段(113、115)和上平稳段(112、114)的表面，并且所述两个板的表面的弯折部(105、106)设置成使得所述两个板的弯折部的高度(h)之和明显等于涉及所述两个板连接的组件元件(101、102、103)的间隙公差之和；

通过将所述两个下平稳段边对边放置来连接所述两个板以形成接合区域。

8.如权利要求7所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下附加步骤：

利用平滑填料(110)填充所述接合区域中的凹部(107)。

9.如权利要求7或8所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下附加步骤：

通过在模具中模制生成所述板，所述模具装配有对应于期望的高度差的模型板。

10.如权利要求7或8所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下附加步骤：

通过对板材进行机加工生成所述板，从而生成期望的弯折部。

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