CN103072700A - 一种前缘襟翼柔性装配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前缘襟翼柔性装配的方法，是利用激光跟踪仪测量系统对前缘襟翼产品的特征进行测量，且能有效地检测装配过程中的精度，实现产品柔性装配的工作，并且尽可能的减少专用的装配工装；柔性装配平台采用一个可移动的翼肋挡板定位实现前缘襟翼产品的所有翼肋的定位，且不需要更换定位件，定位准确，柔性化程度高；保证较高的协调准确度，提高了前缘襟翼的装配精度。其步骤包括：1）标定测量基准点，建立工装笛卡尔坐标系；2）被测工件工装装配；3）被测工件初始位置调整；4）装配斜梁腹板面及其交点；5）装配端部翼肋；6）装配其它翼肋；7）装配蒙皮；8）将装配好的产品下架；9）气动外形的检测；10）检测数据分析。

Description

一种前缘襟翼柔性装配的方法

技术领域

本发明涉及型号产品装配的方法,具体地说,涉及一种前缘襟翼柔性装配的方法，属航空制造中的飞机翼面装配技术领域。

背景技术

飞机前缘襟翼部件通常采用单梁式、多肋、金属铆接结构，由翼肋、翼梁、铰链与蒙皮等基本零件组成。传统的前缘襟翼产品装配的方法是基于尺寸模拟量传递在专用刚性型架上进行的，翼肋和蒙皮按照型架上的大量外形卡板和专用定位夹紧装置进行定位。这种定位装配的方法存在以下问题：(1)用于装配的型架是特制的，无法实现前缘襟翼产品多对象的柔性装配工作，适用性不强；(2)型架采用大量的外形卡板定位各翼肋、蒙皮等带外形的零件，装配精度低，型架结构复杂，开敞性差；(3)产品的装配过程采用模拟量的协调方式，缺乏有效的检测手段，装配过程中不协调的问题较为突出。

专利201019114013.0中公开了一种基于激光测量技术的前缘襟翼的装配方法，这种装配方法用激光测量系统替代传统的专用卡板，解决了现有前缘襟翼装配制造中的不足，提高了前缘襟翼的装配精度与装配系统的柔性；但其柔性不足，无法实现多个前缘襟翼产品翼肋在同一个定位件上的柔性定位。

专利200910010297.9中公开了一种柔性装配数字化型架装置，由型架骨架和十六个移动调形单元组成，通过移动卡板装配点位置，结合可更换的卡板，实现在飞机装配中一个型架用于多种壁板类零件的装配模式。但是,其定位过程中仍采用外形卡板定位外形的飞机零部件，其制造协调误差大，安装、定位准确度较低，更无法实现有交点与外形协调要求的多产品对象的柔性装配。

发明内容

为避免现有技术存在的不足，克服装配过程中型架、外形卡板多，其结构复杂，开敞性差，无法实现多个前缘襟翼产品在同一个定位件上的柔性定位的问题，本发明提出一种前缘襟翼柔性装配的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过以下步骤实现的:

步骤1.标定测量基准点，建立工装笛卡尔坐标系:

在激光跟踪仪测量系统中，读入前缘襟翼产品三维模型信息与柔性装配平台所需各定位件上靶标点的空间理论坐标数据，以柔性装配平台的可调支撑底座框架平面四角处的靶标测量点为基准，建立工装笛卡尔坐标系；

步骤2.被测工件工装装配:

选定所需装配的产品,用定位销固定位于柔性装配平台各立柱定位执行末端的专用定位件；借助激光跟踪仪依次测量各定位立柱专用定位件上安放的用于激光测量的靶标球座，测量定位件上的定位特征在所建立的工装笛卡尔坐标系中的实际坐标位置，与理论空间位置进行比较,计算其偏差值，作为定位单元各移动轴空间位置所需移动的补偿量；

步骤3.被测工件初始位置调整:

在柔性装配平台控制系统中输入空间位置补偿值，借助激光跟踪仪实时测量反馈定位件的空间位置信息，驱动定位立柱在各方向上的有效行程内移动，对实际空间位置进行补偿；通过实时调整闭环控制，使各定位立柱上的定位件精确地调整到理论空间位置偏差允许范围内，使柔性装配平台调整到针对装配对象的状态；

步骤4.装配斜梁腹板面及其交点:

将斜梁放置在已准确定位的交点定位立柱与斜梁定位立柱的定位件上，贴合交点孔定位端面与交点定位件定位面，用定位插销固定交点与交点定位件，即完成对斜梁上的交点孔的装配定位；绕交点孔转动斜梁，贴合斜梁腹板面与斜梁定位件的定位面，用弓形夹夹紧定位件和斜梁腹板，完成对腹板面的装配定位；

步骤5.装配端部翼肋:

将端部翼肋根部放置在已定位的斜梁上，翼肋腹板面贴靠在端肋定位立柱定位件的定位面上，用定位销钉相合翼肋上的两个坐标定位孔与定位件上的两个定位孔后，检查定位销钉的弹性，若定位销钉的弹性不满足弹性要求，则对端部翼肋与斜梁的套合配合面进行修配补偿，直至满足定位销钉的弹性要求后，借助弓形夹夹紧端部翼肋与定位件，对端部翼肋与斜梁进行制孔、铆接；

步骤6.装配其它翼肋:

在斜梁与端部翼肋组成的骨架上，按从中间翼肋向两边翼肋的装配顺序，在柔性装配平台翼肋挡板定位件上的安装测量孔上安装用于激光跟踪测量的靶标球基座，调整挡板定位立柱到所需定位翼肋的理论空间位置偏差允许范围内；用定位销钉相合翼肋与挡板定位件上的两个坐标定位孔，借助大力夹夹紧翼肋与翼肋挡板定位件，对各翼肋与斜梁进行铆接；

步骤7.装配蒙皮:

在装配的斜梁与全部翼肋组成的骨架上划线定位，用大力夹夹紧长桁与产品大、小端端部翼肋，将蒙皮放在装配完成的翼肋骨架支撑上，蒙皮两端与端肋定位件上的翼肋定位面平齐，使用蒙皮拴紧器固定蒙皮，即可划线钻孔，拆除大力夹，进行与斜梁、翼肋、长桁的铆接；

步骤8.将装配好的产品下架:

拆除蒙皮拴紧器与装配对象的定位件上的定位销钉，将装配完成的产品沿上下翼面方向下架，操作柔性装配平台的控制系统，移动各定位立柱到初始位置；

步骤9.气动外形的检测:

在检验工作台上用激光跟踪仪检测前缘襟翼产品上、下翼面的0%、25%、50%、75%与100%百分线与翼肋平面相交点处的气动外形；

步骤10.检测数据分析:

在激光跟踪仪的测量系统中对上、下翼面的检测数据进行精度分析计算，将分析结果存储到柔性装配数据库中。

有益效果

本发明一种前缘襟翼柔性装配的方法，是利用激光跟踪仪测量系统对产品的特征进行测量,并且能有效地检测装配过程中的精度,实现四个前缘襟翼产品对象的柔性装配工作，具有良好的柔性与兼容性，可满足多机型相似尺寸前缘襟翼产品的装配需求，而无需设计新的专用装配型架；并且尽可能的减少专用的装配工装，提高了前缘襟翼的装配精度。装配过程中，柔性装配平台采用一个可移动的翼肋挡板定位单元实现四个前缘襟翼产品的所有翼肋的定位，定位准确，且不需要更换定位件，柔性化程度高；将外形定位转化为孔系定位，与传统刚性工装采用大量的专用外形卡板的定位方式不同，操作空间开敞，结构先进，合理紧凑；通过检查定位销钉与定位孔之间的弹性，能及时发现装配不协调的根源，保证较高的协调准确度，提高了机翼总装的装配准确度。

附图说明：

下面结合附图和实施方式对本发明一种前缘襟翼柔性装配的方法作进一步详细说明。

图1为前缘襟翼示意图。

图2为翼肋挡板定位件示意图。

图中:

1.翼肋 2.交点接头 3.斜梁 4.操纵接头 5.蒙皮 6.坐标定位孔7.翼肋定位面 8.安装测量孔 9.减轻槽 10.加强筋

具体实施方式

本实施例是一种前缘襟翼柔性装配的方法。

参阅图1、图2，前缘襟翼部件由以下典型结构组成,1#—13#翼肋1，1#—3#交点接头2，带角度的斜梁3，1#—2#操纵接头4，蒙皮5，其中，每个翼肋上分别开设有2个坐标定位孔。

前缘襟翼翼肋挡板定位件为“凸”字形的平板状结构，定位板前部设有翼肋定位面7，中部两侧设有加强筋10，在加强筋10的上下方分别有3个椭圆形减轻槽9，呈对称分布。翼肋定位面7上设有垂直于定位件中轴线的5个呈直线分布的坐标定位孔6，分别对应翼肋上开设的两个定位孔，定位孔亦可作为靶标测量孔。定位件中前部设有三个安装测量孔8，构成一个直角三角形。

下面针对某型飞机四个前缘襟翼产品，说明其柔性装配的方法实施步骤:

步骤1.标定测量基准点，建立工装笛卡尔坐标系。

在激光跟踪仪测量系统中，读入前缘襟翼四个产品三维模型信息与柔性装配平台所需各定位件上靶标点的空间理论坐标数据，以柔性装配平台的可调支撑底座框架平面四角处已经调平的光学工具球TB1，TB2，TB3三个测量点为基准，以TB1坐标原点，TB1与TB2的连线为X向，TB1与TB3的连线为Y向，建立工装笛卡尔坐标系。

步骤2.被测工件工装装配。

选定内前襟翼左件、内前襟翼右件、外前缘襟翼左件与外前襟翼右件中的一个所需装配的产品，用定位销钉固定柔性装配平台各定位立柱及其专用定位件。借助激光跟踪仪依次测量各定位立柱专用定位件上安放的用于激光测量的靶标球座，测量定位件上的定位特征在步骤1中所建立的工装笛卡尔坐标系中的实际坐标位置(x’，y’,z’)，与步骤1中的理论空间位置(x,y,z)进行比较，计算其偏差值(Δx,Δy,Δz)，作为定位单元各运动轴空间位置所需移动的补偿量:

(△_x,△_y,△_z)^T=(x’,y’,z’)^T-(x,y,z)^T。

步骤3.被测工件初始位置调整。

在柔性装配平台控制系统输入步骤2中的空间位置补偿值(Δx,Δy,Δz)，借助激光跟踪仪实时测量反馈定位件的空间位置信息，驱动定位立柱在各方向上的有效行程内运动，对实际空间位置进行补偿。通过实时调整闭环控制，使各定位立柱上的定位件精确地运动调整到步骤3中的理论空间位置偏差允许范围内，至此，柔性装配平台已调整到针对一个装配对象的状态。

步骤4.装配斜梁腹板面及其交点。

将斜梁3放置在已定位完毕的四个交点定位立柱与斜梁定位立柱的定位件上，贴合交点孔定位端面与交点定位件定位端面，用定位插销固定交点与交点定位件的定位孔，则可完成对斜梁上的1#—3#交点孔与1#、2#操纵接头的装配定位。绕交点孔转动斜梁，贴合斜梁腹板面与斜梁定位件的定位面，用弓形夹夹紧定位件和斜梁腹板，完成对腹板面的装配定位。

步骤5.装配端部翼肋。

将端部翼肋根部放置在已定位的斜梁上，肋腹板面贴靠在端肋定位立柱定位件的定位面上，用定位销钉相合翼肋上的两个坐标定位孔与定位件上的两个定位孔后，检查定位销钉的弹性，若定位销钉的弹性不满足弹性设计要求，则对端部翼肋与斜梁的套合配合面进行修配补偿，直至满足定位销钉弹性的设计要求后，即借助弓形夹夹紧端部翼肋与定位件，对端部翼肋与斜梁进行制孔、铆接。

步骤6.装配除端部翼肋的其它翼肋。

在斜梁与端部翼肋组成的骨架上，按从产品中间翼肋向两边翼肋的装配顺序，在柔性装配平台翼肋挡板定位件上的定位基准孔6上安装用于激光跟踪测量的靶标球基座，按步骤1中的各翼肋的理论空间位置，按步骤2、步骤3，调整挡板定位立柱到步骤1中2#翼肋的理论空间位置偏差允许范围内。此后拆除翼肋定位件上的靶标球基座，贴合翼肋腹板面与翼肋挡板定位件的定位面7，用定位销钉相合翼肋与挡板定位件上分别开设的相应的两个定位孔6，检查定位销钉的弹性，若定位销钉的弹性不满足弹性设计要求，则对端部翼肋与斜梁的套合配合面进行修配补偿，直至满足定位销钉弹性的设计要求后，可借助弓形夹夹紧翼肋与翼肋挡板定位件，对各翼肋与斜梁进行制孔、铆接。此后拆除翼肋定位件上的大力夹与定位销钉，控制系统驱动翼肋挡板定位件至下一个翼肋的理论空间位置偏差允许范围内，重复以上过程，直至所选定的装配对象的3#—13#翼肋装配完毕。

步骤7.装配蒙皮。

在所装配对象的斜梁与全部翼肋组成的骨架上，通过划线定位的方式，用大力夹夹紧长桁与产品大、小端端部翼肋，将蒙皮5放在装配完成的翼肋骨架支撑上，使蒙皮两端与端肋定位件上的翼肋定位面平齐，用蒙皮拴紧器固定蒙皮后，即可划线钻孔，拆除大力夹，进行与斜梁、翼肋、长桁的铆接工作。

步骤8.产品下架。

装配对象的架上装配工作完成后，拆除蒙皮拴紧器与所选装配对象的定位件上的定位销钉，将装配完成的产品沿上下翼面方向下架，操作柔性装配平台的控制系统，移动各定位立柱到初始位置。

步骤9.气动外形的检测。

在检验工作台上用激光跟踪仪检测前缘襟翼产品上、下翼面的0%、25%、50%、75%与100%百分线与翼肋平面相交点处的气动外形。

步骤10.检测数据分析。

在激光跟踪仪的测量系统中对上、下翼面的检测数据进行精度分析计算，将分析结果存到柔性装配数据库中。

值得注意的是：

（1）面对不同前缘襟翼产品的装配或产品设计更改时，重复步骤1至步骤9，即可在一套装配平台上实现内前襟翼左件、内前襟翼右件、外前缘襟翼左件与外前襟翼右件四个前缘襟翼产品的柔性装配工作。

（2）前缘襟翼柔性装配方法可满足多机型相似尺寸前缘襟翼产品的装配需求。

Claims (1)

1.一种前缘襟翼柔性装配的方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1.标定测量基准点，建立工装笛卡尔坐标系:

在激光跟踪仪测量系统中，读入前缘襟翼产品三维模型信息与柔性装配平台所需各定位件上靶标点的空间理论坐标数据，以柔性装配平台的可调支撑底座框架平面四角处的靶标测量点为基准，建立工装笛卡尔坐标系；

步骤2.被测工件工装装配:

选定所需装配的产品,用定位销固定位于柔性装配平台各立柱定位执行末端的专用定位件；借助激光跟踪仪依次测量各定位立柱专用定位件上安放的用于激光测量的靶标球座，测量定位件上的定位特征在所建立的工装笛卡尔坐标系中的实际坐标位置，与理论空间位置进行比较,计算其偏差值，作为定位单元各移动轴空间位置所需移动的补偿量；

步骤3.被测工件初始位置调整:

在柔性装配平台控制系统中输入空间位置补偿值，借助激光跟踪仪实时测量反馈定位件的空间位置信息，驱动定位立柱在各方向上的有效行程内移动，对实际空间位置进行补偿；通过实时调整闭环控制，使各定位立柱上的定位件精确地调整到理论空间位置偏差允许范围内，使柔性装配平台调整到针对装配对象的状态；

步骤4.装配斜梁腹板面及其交点:

将斜梁放置在已准确定位的交点定位立柱与斜梁定位立柱的定位件上，贴合交点孔定位端面与交点定位件定位面，用定位插销固定交点与交点定位件，即完成对斜梁上的交点孔的装配定位；绕交点孔转动斜梁，贴合斜梁腹板面与斜梁定位件的定位面，用弓形夹夹紧定位件和斜梁腹板，完成对腹板面的装配定位；

步骤5.装配端部翼肋:

将端部翼肋根部放置在已定位的斜梁上，翼肋腹板面贴靠在端肋定位立柱定位件的定位面上，用定位销钉相合翼肋上的两个坐标定位孔与定位件上的两个定位孔后，检查定位销钉的弹性，若定位销钉的弹性不满足弹性要求，则对端部翼肋与斜梁的套合配合面进行修配补偿，直至满足定位销钉的弹性要求后，借助弓形夹夹紧端部翼肋与定位件，对端部翼肋与斜梁进行制孔、铆接；

步骤6.装配其它翼肋:

在斜梁与端部翼肋组成的骨架上，按从中间翼肋向两边翼肋的装配顺序，在柔性装配平台翼肋挡板定位件上的安装测量孔上安装用于激光跟踪测量的靶标球基座，调整挡板定位立柱到所需定位翼肋的理论空间位置偏差允许范围内；用定位销钉相合翼肋与挡板定位件上的两个坐标定位孔，借助大力夹夹紧翼肋与翼肋挡板定位件，对各翼肋与斜梁进行铆接；

步骤7.装配蒙皮:

在装配的斜梁与全部翼肋组成的骨架上划线定位，用大力夹夹紧长桁与产品大、小端端部翼肋，将蒙皮放在装配完成的翼肋骨架支撑上，蒙皮两端与端肋定位件上的翼肋定位面平齐，使用蒙皮拴紧器固定蒙皮，即可划线钻孔，拆除大力夹，进行与斜梁、翼肋、长桁的铆接；

步骤8.将装配好的产品下架:

拆除蒙皮拴紧器与装配对象的定位件上的定位销钉，将装配完成的产品沿上下翼面方向下架，操作柔性装配平台的控制系统，移动各定位立柱到初始位置；

步骤9.气动外形的检测:

在检验工作台上用激光跟踪仪检测前缘襟翼产品上、下翼面的0%、25%、50%、75%与100%百分线与翼肋平面相交点处的气动外形；

步骤10.检测数据分析:

在激光跟踪仪的测量系统中对上、下翼面的检测数据进行精度分析计算，将分析结果存储到柔性装配数据库中。

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