CN102498039A - 一种制造航空器机身段的装置 - Google Patents

Abstract

在一种制造航空器的方法中：使心轴(6、30)穿过由料匣(46)承载的框架(52)，并且在穿过期间使框架转移到心轴上。

Description

一种制造航空器机身段的装置

本发明涉及制造航空器。

尤其是从文献FR2894869已知的是，飞机的机身通过由蒙皮覆盖的框架制造。这些框架在形状上为圆形且形成机身的构架。这些框架被相继放置在将其支撑在最终的相对位置的心轴上。接着，这些框架彼此连接，与构架的其他部件相关联，并被蒙皮覆盖。然而，这种组装技术使得循环时间相对长，导致高的续生成本。

本发明的一个目标是降低循环时间和续生成本，同时通过使机身段的组装自动化而使该组装简化。

为此，本发明提供一种制造航空器的方法，其中使至少一个心轴穿过由料匣承载的框架，并且在穿过过程中，使框架转移到心轴上。

由此，可简化和加速将框架放置在心轴上的操作。这使得能够减少循环时间并降低续生成本。该组装方法的简化还使得更容易实现自动化。

优选地：

-用框架填充料匣；

-料匣被放置在位；以及随后

-在料匣被固定的情况下，使心轴穿过框架。

因此，能够远离组装线而填充料匣，接着将料匣运输到组装地点。因此，装载料匣的操作自身不与执行组装相互影响。

有利地，心轴穿过料匣。

有利地，具有这样一个料匣，在其周缘(总体是闭合的)的大部分上支撑框架。

优选地，转移以这种方式进行：框架在心轴上具有这样的相互间隔，该相互间隔大于它们在料匣中时的相互间隔，它们在心轴上的相互间隔优选等于它们在航空器中最终的间隔。

这进一步简化了组装并有助于使制造自动化。

有利地，通过使两个心轴朝向彼此移动而使所述两个心轴穿过由两个相应的料匣承载的框架。

这种实施方案适于长度相比于其直径相对长的机身段。使用两个心轴使得能减少悬置。

有利地，心轴彼此紧固，尤其是通过使其在旋转时联结在一起。

这提高了制造过程的总体稳定性。

有利地，至少一个蒙皮被装配在框架上。

本发明还提供一种制造航空器的装置，该装置包括：

-至少一个框架料匣；

-至少一个心轴；以及

-转移器件，用于在心轴穿过框架时将料匣承载的框架转移到心轴上。

本发明的装置还可具有以下特征中的至少一个：

-转移器件由心轴承载；

-心轴包括用于将框架紧固在心轴上的紧固器件，所述紧固器件优选由转移器件的至少一部分形成；以及

-紧固器件被安装在心轴上，以在收缩位置和伸展位置之间可移动，在伸展位置，紧固器件从心轴的突出比在收缩位置突出的更远，例如紧固器件的一部分绕一轴线枢转地安装在心轴上，所述轴线与心轴的圆周方向局部地平行。

本发明的其他特征和优势从下文参考附图以非限制性实施例给出的实施方案的描述中更为明显，其中：

图1和2是本发明装置的第一心轴的立体图；

图3至5是该装置的第二心轴、料匣和台架的立体图；

图6、7、9、10、11和12示出本发明使用图1至5的装置的方法的实施步骤；以及

图8为图7所示装置在三个操作步骤期间的在平面VIII-VIII上的放大截面图。

下文描述用于制造航空器的本发明的装置的一个实施方案。具体地，航空器是重飞行器，并且在本实施例中为飞机，该飞机具有机身2，机身2包含机身段，如图6-12所示。

在下面的描述中，使用了常规X、Y和Z参考坐标系，其中X方向表示机身的纵向方向，Y方向表示横向水平方向，Z方向表示竖直方向。

机身在与纵向方向X垂直的平面内呈现出总体圆形的截面。机身由多个由以下描述的方式制造的类型的段制成，这些段随后被首尾相接地彼此紧固在一起。

图6中以整体示出装置4。参考图1和2，在示出的实例中，该装置包括第一心轴6和两个导轨8，这两个导轨平行于X方向并紧固至地面。该心轴被紧固至支撑件10，通过该支撑件所述心轴被安装为可沿导轨8在X方向上滑动。该心轴呈现出绕与X方向平行的轴线12总体圆柱形的侧面，以及与所述轴线垂直的截面为总体圆形形状。该心轴被安装为绕其对应于圆柱体轴线12的纵向轴线可旋转地运动。图1示出心轴的前面，图2示出心轴的后面。心轴6呈现出与轴线12垂直的平面前表面32。前表面32和侧面18之间通过斜面34结合。

心轴在其圆柱壁中呈现出分布为平行于轴线12的多排的孔14。在本实例中有八个这样的排，这些排绕轴线12规则地分布。每一排中具有多个孔，具体为在每排中九个孔。这一数量可以随着段(见下文)中的框架的数量而改变，即，待被组装的段的长度。这些排中的孔形成在与轴线12垂直的连续的相应平面中延伸的队列。如图8所示，每一孔14都为矩形形状。该孔具有前部14a和后部14b，前部和后部通过心轴壁的一部分沿X方向彼此间隔。

心轴6包括紧固器件16、20，所述紧固器件与该心轴联结且适于将机身的框架52保持在心轴上，如下所述。这些器件包括多个元件，这些元件被安装为可在收缩位置和伸展位置之间在心轴上运动，其中在伸展位置，这些元件在相对于轴线12成径向的方向上的延伸，相比于收缩位置，更突出于心轴。具体地，这些元件包括在径向方向上伸展的细长直线形状的钉状物16。在收缩位置，如图8a所示，钉状物在心轴内伸展，而不超过心轴的表面18突出。在伸展位置，如图8b和8c，钉状物16的一部分从所述表面突出且穿过孔的部分14b。钉状物16适于抵靠于框架52的后部区域。

紧固器件还包括适于抵靠于框架的前部区域的多个元件20。在本实施例中，这些元件包括钩状夹子20，每个钩状物的外部自由端具有一个垫(platine)24。每个夹子被安装为绕轴线28枢转，轴线28局部与心轴的圆周方向平行。因此，每个夹子在平行于Y和Z方向的平面内伸展。参考图8a和8b，夹子因此可以占据收缩位置，在该收缩位置，夹子在心轴内伸展，而不超过表面18突出。在图8c所示的伸展位置，夹子20伸展穿过孔的前部14a，从心轴的表面18突出。因此，心轴的每个孔14与一组钉状物16和夹子20相关联。

一个适合的机构设置在心轴内，使得这些元件能够在下文描述的方法范围内被致动。特别地，夹子可以由通过连杆29作用的旋转曲柄26驱动。曲柄的旋转轴线平行于轴线28。

具体地，装置4包括第二心轴30，其以与第一心轴6相同方式构造，除了以下特征。第二心轴30也包括前表面32，然而，这一前表面是缩在侧面18的前边缘之后，以便在心轴的前部形成空腔。同样，第二心轴的表面32和18通过斜面分隔。然而，第一心轴6被成形为凸部，第二心轴30被成形为适于接收第一心轴凸部的凹部，其中前壁32彼此表面接触，两个锥形斜面34也彼此表面接触。因此，两个心轴可被同轴布置，彼此延长。

该装置还包括用于使两个心轴以旋转方式接合的器件，例如，如果期望通过一个心轴使另一个心轴旋转。具体地，这些器件包括从第一心轴的前表面32突出的花键轮或爪形连接器(crabot)40，其适于穿入第二心轴的前表面32的凹口42中。凹口42具有与轮40的凸形形状匹配的凹形形状。当两个心轴结合在一起时，第一心轴的轮与第二心轴通过在凹口42中啮合而接合，绕轴线12旋转。

参考图4，装置4具有用于第一心轴的第一料匣46和用于第二心轴的、与第一料匣相同的第二料匣46。每个料匣都包括一个盒状物48，其总体为矩形平面体的形式。该盒状物是平坦的且主要在平行于Y和Z方向的方向上伸展。该盒状物在其中心具有开口50。该料匣适于接收机身的框架52。该框架52是平面的且是圆形的。该框架52被接收在开口中，每个框架都被布置在与X方向垂直的竖直平面内。因此，这些框架被平行且彼此共轴地存储，彼此接触且彼此接续。

该装置还包括两个台架54，台架分别与心轴6和30相关联。每个台架54包括盒状物56，该盒状物的形状与料匣的盒状物48的形状类似。所述台架中的至少一个包括驱动器件58，该驱动器件58使得相关联的心轴在其穿过台架的中心开口58被接收时能够被旋转驱动。为此，这些器件包括轮，该轮接近于开口且具有适于与一组齿61相啮合的齿，所述一组齿61被特别地设置在心轴的侧面18的后端处。仅台架的其中之一包括这种驱动器件就是足够的，另一台架仅提供旋转导引。然而，两个台架都可以设有这种驱动器件。

参考图6，优选地，每个心轴具有总长L，其小于心轴外径D的两倍。优选地，这一长度L小于所述直径的1.5倍，例如，小于或等于该直径。这避免心轴过度悬置，所述过度悬置可造成在心轴自身重量加上机身重量的作用下出现加工松垂。

该装置还包括控制器件，其可全部或部分自动化，且可用于参考图6-12所述的组装方法的实施。

在第一步骤中(未示出)，向每个料匣46都提供多个框架52。具体地，这是在远离组装线执行的，其中料匣被初始移动为远离装置4的其他部件。一旦料匣填满，其被放回在导轨8上。

在图6示出的第二步骤中，该装置的各种元件以下列顺序(从左开始)被布置在导轨8上：

-第一心轴6，其支撑件10位于其左侧；

-相关的台架54；

-相关的料匣46；以及，

接着，与上述第一元件间隔一空间：

-与第二心轴30相关的料匣46；

-与第二心轴相关的台架54；以及

-第二心轴，其支撑件位于其右侧。

两个支撑件10是装置的在导轨8上彼此间隔最远的两个部分。与第一心轴相关的台架54在X方向上与为其提供位置参考的料匣46的后表面邻接。第一心轴6的前端穿过台架的开口58，但是没有进入到料匣的开口50。与第二心轴30相关的元件，包括第二心轴自身，和装置中与第一心轴6相关的元件，相对于与Y和Z方向平行的平面对称。

在制造阶段，直到图12所示的步骤，料匣46和台架54刚性地紧固至导轨8，相对于地面和相对于彼此不可移动。在下文的描述中，仅心轴6和30沿导轨在X方向上移动。钉状物16和部件20初始处于收缩位置。

在如图7示出结束时的第二步骤中，通过沿导轨8移动第一心轴使第一心轴6穿过台架54和相关的料匣46。对于另一心轴同样如此，使得两个心轴彼此靠近移动，直到它们彼此接触且彼此联结在一起，如图7所示。

对于每一心轴，在移动期间，器件16和20被以这样的方式致动，即，当位于排中的第一队列中的钉状物16与料匣46的第一框架和第二框架52之间的间隙对齐时，它们径向地伸展，其中这些框架离支撑件10最远。这种伸展可以通过使钉状物16的远端设置为斜面形状而更容易进行。因此，钉状物16的伸展使得心轴能够在其穿过时带走一串框架中的第一框架52。一旦开始这种接合，夹子20也移动到伸展位置。因此，框架52在其后表面通过钉状物16以及在其前表面通过夹子20被刚性地保持在心轴上。也可提供特定的装置以防止框架相对于心轴绕轴线X进行任何旋转。

当排中的第二队列的孔14与料匣中剩余的框架中的两个最前面的框架之间的间隙对齐时，相应的钉状物16同样进入伸展位置，以从心轴上以相同方式取走最前面的框架52。接着，相关的夹子20进入其伸展位置。

因此，不同的框架不断地从料匣转移至相关的心轴上。在转移过程中，框架被放置为与相应的孔14对齐。因此，框架之间的相互间隔变得比它们在存储于料匣46中时相互之间的间隔大。在本实例中，这种间隔对应于这些框架将在飞机中的最终位置时具有的间隔。

如图7所示，在这一步骤之后，所有的框架52被从料匣取出(此时，料匣已空)，并且都沿心轴分布。心轴联结在一起且它们的表面18形成连续的圆柱形表面。

在图9示出的随后步骤中，蒙皮60被带至该装置，具体从装置上方和沿着与轴线12径向的方向。这种蒙皮优选包括预装配在其上的纵向加强条。该蒙皮被放置在框架52上且紧固至框架52。纵向加强条在X方向上延伸。

通过使用台架54，两个心轴与框架和框架承载的蒙皮一起旋转，如图10所示。这种旋转使操作者更容易接近蒙皮60。该蒙皮被装配在框架上——例如通过使用单面铆钉(rivet aveugle)，所述单面铆钉使得安装仅能从外侧进行。

参考图11，另一蒙皮60接着以与图9所示相同的方式被安装。这种蒙皮占据段上这样的一位置，该位置相对于第一蒙皮占据的位置成角度地偏离。所有的蒙皮元件在段的制造时以这种方式被放置在段上。

参考图12，随后支架64被放置在两个料匣之间的机身段下方的位置，使得支架64可以支撑以这种方式制造的段。这样，一旦钉状物和夹子收缩，能够使两个心轴沿X方向彼此远离，从而释放所述段。随后，所述段在由支架承载的同时被从装置取走。

接着，可以实施相同的步骤，从而制造另一段2。

本发明尤其适于制造具有大尺寸蒙皮面板的机身段，以此使得自动化的优势最大化(这也是为何使用两个心轴支撑加工制造的重量的原因)，而无论面板是否由复合材料或金属制造。

当然，大量的变型可被应用至本发明，而不会超出本发明的范围。

本发明可以使用单个心轴实施，例如，悬置支撑在导轨8上。

在本实例中，用于从料匣将框架转移至心轴上的器件构成了用于将框架保持在心轴上的器件的一部分。然而，转移器件可以与保持器件不同，例如，由料匣承载。

可以构想转移器件的单独移动由操作者来控制，例如，远程地控制。

Claims (10)

1.一种制造航空器的方法，其特征在于，使至少一个心轴(6、30)穿过由料匣(46)承载的框架(52)，并且在穿过过程中使框架转移到心轴上。

2.根据前一权利要求所述的方法，其中：

-用框架(52)填充料匣(46)；

-料匣被放置在位；以及随后

-在料匣被固定的情况下，使心轴(6、30)穿过框架。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中心轴(6、30)穿过料匣(46)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中转移以这种方式进行：框架(52)在心轴上具有这样的相互间隔，该相互间隔大于它们在料匣中时的相互间隔，它们在心轴上的相互间隔优选等于它们在航空器中最终的间隔。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过使两个心轴(6、30)朝向彼此移动而使所述两个心轴穿过由两个相应的料匣(46)承载的框架(52)，以及，其中，优选地，心轴彼此紧固，尤其是通过使其在旋转时联结在一起。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中至少一个蒙皮(60)被装配在框架(52)上。

7.一种制造航空器的装置(4)，其特征在于，该装置包括：

-至少一个框架料匣(46)；

-至少一个心轴(6、30)；以及

-转移器件(16、20)，用于在心轴(6、30)穿过框架时将料匣承载的框架(52)转移到心轴上。

8.根据前一权利要求所述的装置(4)，其中转移器件(16、20)由心轴(6、30)承载。

9.根据权利要求7或8所述的装置(4)，其中心轴(6、30)包括用于将框架(52)紧固在心轴上的紧固器件(16、20)，所述紧固器件优选由转移器件的至少一部分形成。

10.根据前一权利要求所述的装置(4)，其中紧固器件(16、20)被安装在心轴上，以在收缩位置和伸展位置之间可运动，在伸展位置，紧固器件从心轴的突出比在收缩位置突出的更远，例如紧固器件的一部分绕一轴线(28)枢转地安装在心轴上，所述轴线(28)与心轴的圆周方向局部地平行。

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