CN107352044A - 大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法，属于飞机数字化装配技术领域。布局方法包括以下步骤：选取与后缘组件具有热变形相容性的铝合金底板作为所述调姿组件的固定座，二者间通过展向导轨滑块机构滑动连接，并在二者间设置热变形监测器；将三坐标数控定位器布置于主支撑位置处；在三坐标数控定位器外侧位置或两相邻三坐标数控定位器间布置辅助支撑单轴数控定位器；在与后缘组件的交点相对应的位置处布置交点定位器。通过三类定位器为整个后缘组件提供足够的刚度支撑，通过布置铝合金底板构成支撑座及对其热变形进行检测，能有效地克服装配过程中的热应力及热变形，提高装配质量。

Description

大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法

技术领域

本发明涉及一种飞机装配工装的布局方法，具体地说，涉及一种大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法。

背景技术

飞机装配是飞机制造过程的重要环节，约占飞机制造总劳动量的40％-50％，在很大程度上决定了飞机产品的最终质量、生产成本和制造周期。按分解层次及功能，飞机装配件可分为组件、部件，基于此，按装配层次由低到高，飞机装配包括组件装配、部件装配及整机装配。在自动化定位与协调技术方面，由数控定位器、测量系统、控制系统等构成的数字化调姿定位系统逐渐取代了传统的仅适用于单一机型的大型复杂硬式工装，减少了生产投资和工装准备周期，提高了飞机产品装配质量，增大了装配空间开敞性和装配系统柔性。

大型飞机机翼翼盒主要由前梁组件、后梁组件、内部翼肋框架和上下壁板组成。机翼后缘组件指机翼后梁至扰流板、襟翼及副翼之间的结构，包括扰流板悬挂支臂、扰流板作动器接头、副翼悬挂支臂、副翼作动器接头、机翼与襟翼连接结构、襟翼滑轨整流罩中固定部分、隔板、蒙皮等零组件。由于后缘组件沿展向的长度大、刚性弱、结构和协调关系复杂，同时受温度影响变形较大，调姿系统的布局方法是决定后缘组件装配质量的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法，以适于后缘组件展向长度长、刚性弱及受环境温度影响变形较大的问题，有效提高后缘组件的装配质量。

为了实现上述目的，本发明提供包括支撑底座及对后缘组件进行支撑调姿的调姿组件的调姿系统的布局方法包括以下步骤：

步骤1，选取与后缘组件具有热变形相容性的铝合金底板作为所述调姿组件的固定座，即二者间热膨胀系统相匹配，通过沿后缘组件展向布置的展向导轨滑块机构将铝合金底板安装在支撑底座上，并在支撑底座与铝合金底板间设置用于监测铝合金底板的热变形的监测器，及通过固定件将铝合金底板的翼根端与支撑底座固定连接；

步骤2，将调姿组件中的三坐标数控定位器布置于主支撑位置处，并通过预先固定在后缘组件上的过渡托板对后缘组件进行支撑与调姿；

步骤3，沿后缘组件的长度方向，在三坐标数控定位器外侧位置或两相邻三坐标数控定位器间布置对后缘组件进行辅助支撑与调姿的辅助支撑单轴数控定位器；

步骤4，在与后缘组件的交点相对应的位置处布置对完成调姿的后缘组件的交点进行检查的交点定位器。

通过上述四个步骤布局出的调姿系统，利用三坐标数控定位器与辅助支撑单轴数控定位器，不仅对后缘组件进行调姿定位，而且通过对其支撑以保证其在调姿过程的支撑刚度；定位器安装于铝合金底板上，铝合金底板与后缘组件材料相同而使二者的热膨胀系数相匹配，以减少热变形所产生的装配应力；通过设置热变形监测器，能够对系统的热变形情况进行反馈。

具体的方案为在步骤2中，沿垂直于后缘组件展向的方向上，两个三坐标数控定位器并排布置。有效确保在横向上的支撑平衡性。

另一个具体的方案为在步骤4中，通过交点定位器对后缘组件的交点进行定位与辅助支撑。进一步提高支撑刚度。

另一个具体的方案为监测器包括光轴与光栅尺，光栅尺的标尺光栅与支撑底座固定连接，光栅读数头通过光轴与铝合金底板的翼梢端固定连接。

再一个具体的方案为沿后缘组件的长度方向，定位器对后缘组件的支撑点中的任意三者均不共线。即，任意三个支撑点均构成一三角形结构，从而使所有支撑点构成一个能够很好地支撑整个后缘组件的支撑平面。

优选的方案为铝合金底板由若干块端部通过连接件相互连接的铝合金板拼接成，展向导轨滑块机构包括若干段沿展向分布的展向导轨段及与展向导轨段相配合的滑块；铝合金板的底面固设有一个以上的滑块。

另一个优选的方案为支撑底座包括底座翼梢部与底座翼根部，底座翼梢部的高度高于底座翼根部的高度；铝合金底板包括与底座翼梢部配合的底板翼梢部及与底座翼根部配合的底板翼根部；在底座翼梢部与底座翼根部的邻接位置处，底板翼梢部与底板翼根部的端部通过高低连接件固定连接，高低连接件与底座翼梢部的端部间存有间隙。以更好地匹配后缘组件的空间布置。

另一个优选的方案为三坐标数控定位器包括固定座、横移座、横移致动器、纵移座、纵移致动器及升降机构，固定座与铝合金底板固定连接；横移座通过横向导轨滑块机构与固定座滑动连接，横移致动器的定子与固定座固定连接，动子与横移座固定连接；纵移座通过纵向导轨滑块机构与横移座滑动连接，纵移致动器的定子与横移座固定连接，动子与纵移座固定连接；升降机构固设在纵移座上，升降端与过渡托板固定连接。

另一具体的方案为辅助支撑单轴数控定位器包括与铝合金底板固定连接的固定座，相对固定座可沿垂向往复移动的支撑轴及垂向致动器；垂向致动器的定子与固定座固定连接，动子与支撑轴固定连接。

再一个优选的方案为交点定位器包括水平调整组件、升降固定座、升降块、定位块及交点定位接头；水平调整组件包括固定座、横移块与纵移块；横移块与固定座通过横向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有横向位置手动微调机构；纵移块与横移块通过纵向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有纵向位置手动微调机构；升降固定座的底部通过垂向转轴与纵移块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；升降块与升降固定座间通过垂向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有相对位置锁定机构及辅助升降的气动弹簧；定位块通过第一水平转轴与升降块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；交点定位接头通过第二水平转轴与定位块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构，第一水平转轴与第二水平转轴相正交。

附图说明

图1是利用本发明实施例进行布局且安装有后缘组件的调姿系统的立体图；

图2是图1中翼根端部区域的局部放大图；

图3是图1中翼梢部与翼根部连接区域的局部放大图；

图4是图1所示调姿系统的正视图；

图5是本发明实施例中的三坐标定位器的立体图；

图6是本发明实施例中的单轴数控定位器的立体图；

图7是本发明实施例中的交点定位器的立体图。

其中：01、后缘组件，1、支撑底座，101、底座翼梢部，102、底座翼根部，11、调整垫铁，21、展向导轨段，22、滑块，301、底板翼梢部，302、底板翼根部，303、高低连接件，31、铝合金板，32、连接件，33、热变形锚点螺栓，4、三坐标数控定位器，40、横向导轨滑块机构，41、固定座，42、横移座，43、横移致动器，44、纵移座，45、纵移致动器，46、升降底座，47、升降致动器，48、升降端，5、辅助支撑单轴数控定位器，51、固定座，52、垂向致动器，53、支撑轴，54、吸盘，6、交点定位器，61、固定底座，62、横移块，63、纵移块，64、升降固定座，65、升降块，68、交点定位块，69、交点定位接头。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图4，机翼后缘组件的调姿系统包括支撑底座1及对后缘组件01进行支撑调姿的调姿组件；支撑底座1由铁或钢铸成，在支撑底座1的底面固设有多个与地基固定连接的调整垫铁11；调姿组件包括固定座、三坐标数控定位器4、辅助支撑单轴数控定位器5及交点定位器6。

该调姿系统的布局方法包括以下步骤：

步骤1，选取与后缘组件01具有热变形相容性的铝合金底板作为调姿组件的固定座，通过沿后缘组件展向布置的展向导轨滑块机构将铝合金底板安装在支撑底座1上，并在支撑底座1与铝合金底板间设置用于监测铝合金底板的热变形的监测器，及通过固定件将铝合金底板的翼根端与支撑底座固定连接。

其中，铝合金底板由若干块端部通过铝合金制成的连接件32固定连接的铝合金板31拼接成的长板状结构；展向导轨机构包括沿后缘组件01的长度方向布置的展向导轨与可沿展向导轨滑动的滑块22构成，展向导轨由固设在支撑底座1的顶面上的若干段展向导轨段21构成，且展向导轨段21沿后缘组件01的展向均匀布置，每块铝合金板31的下板面固设有一块以上的滑块22，铝合金底板邻近后缘组件01翼根的端部通过热变形锚点螺栓33与支撑底座1固定连接，即铝合金底板通过展向导轨滑块机构安装在支撑底座1上，且通过固定件将铝合金底板的翼根端与支撑底座1固定连接。

如图3所示，支撑底座1包括底座翼梢部101与底座翼根部102，底座翼梢部101顶面高于底座翼根部102的顶面；铝合金底板包括与底座翼梢部101相配合的底板翼梢部301及与底座翼根部102配合的底板翼根部302；在底座翼梢部101与底座翼根部102的邻接位置处，底板翼梢部301与底板翼根部302的端部间存有间隙且通过高低连接件303固定连接，高低连接件303与底座翼梢部101的端部间存有间隙，从而在具有高度差的底板翼梢部201与底板翼根部202间传递热变形量，即将底板翼根部202的热变形量传递给底板翼梢部201。通过设计成高低配置的结构，以在定位器升降范围有限的条件下，适配后缘组件01在展向上高度落差。

在本实施例中，监测器包括光轴与光栅尺，光栅尺的标尺光栅与支撑底座1固定连接，光栅读数头通过光轴与铝合金底板的翼梢端固定连接。从而可通过读取读数而获取整个铝合金底板在后缘组件的展向上的位移变化，以对其热变形情况进行监控。

步骤2，将三坐标数控定位器4布置于主支撑位置处，并通过预先固定在后缘组件上的过渡托板对后缘组件进行支撑与调姿。

参见图5，三坐标数控定位器4包括固定座41、横移座42、横移致动器43、纵移座44、纵移致动器45及升降机构，升降机构包括升降底座46、升降致动器47及升降端48。

如图2及图5所示，固定座41通过侧架及固定螺栓与铝合金板31固定连接，横移座42通过横向导轨滑块机构40与固定座41滑动连接，横移致动器43由电极与丝杆螺母机构构成，由丝杆座、丝杆与电机构成的定子部分与固定座41固定连接，丝杆螺母构成的动子部分与横移座42固定连接，从而通过丝杆螺母相对定子部分的轴向移动，从而推动横移座42相对固定座41沿横向移动；纵移座44通过纵向导轨滑块机构与横移座42滑动连接，纵移致动器推动纵移座44在水平面内相对横移座42沿与横向相正交的纵向移动；升降座46与纵移座44固定连接，升降端48相对升降座46可沿垂向往复移动，垂向致动器47推动升降端48在垂向上往复移动。

升降端48的上端固设有支撑球头，后缘组件01在对应的位置处固设有带球头座的托板，通过球头座与支撑球头的配合，实现升降端48与后缘组件01间的固定连接，以在后缘组件01与升降端48间形成球铰连接，便于安装、调整的进行。

在该步骤中，为了提供支撑与调节力度，如图2所示，在沿垂直于后缘组件01展向的方向上，两个三坐标数控定位器4并排布置。

步骤3，沿后缘组件01的长度方向，在三坐标数控定位器4外侧位置或两相邻三坐标数控定位器间布置对后缘组件01进行辅助支撑与调姿的辅助支撑单轴数控定位器5。

如图2及图6所示，辅助支撑单坐标数控定位器5包括与铝合金板31固定连接的固定座51、相对固定座51可沿垂向往复移动的支撑轴53及垂向致动器52；垂向致动器52推动支撑轴53在垂向上往复移动。通过支撑轴53在垂向位移调整以对后缘组件01进行辅助支撑，以在航向上增强其刚性。

步骤4，在与后缘组件01的交点相对应的位置处布置对完成调姿的后缘组件的交点进行检查的交点定位器6。

参见图2及图7，交点定位器包括水平调整组件、升降固定座64、升降块65、交点定位块68及交点定位接头69。水平调整组件包括固定座61、横移块62与纵移块63；横移块62与固定座61通过横向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有横向位置手动微调机构；纵移块63与横移块62通过纵向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有纵向位置手动微调机构。

在本实施例中，横向导轨滑块机构与纵向导轨滑块机构均由燕尾槽与燕尾滑块组成，手动微调机构均由调整螺钉与调整螺母构成；对于横向位置手动微调机构，其调节螺钉可转动地固定在固定座61上，而调整螺母固定在横移块62上，通过转动调节螺钉而推动或拉动横移块62相对固定座61滑动；对于纵向位置手动微调机构，其调节螺钉可转动地固定在横移块62上，而调整螺母固定在纵移块62上，通过转动调节螺钉而推动或拉动纵移块63相对横移块62滑动。

升降固定座64的底部通过垂向转轴与纵移块63转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；升降块65与升降固定座64间通过垂向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有相对位置锁定机构及辅助升降的气动弹簧；交点定位块68通过第一水平转轴与升降块65转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；交点定位接头69通过第二水平转轴与交点定位块68转动连接，且二者间设有转角手动微调机构，第一水平转轴与第二水平转轴相正交，即交点定位接头69与交点定位块68绕两个相互正交的水平轴转动，从而实现两个转角自由度的调整。

在本实施例中，转角手动微调机构由两对调节螺钉构成，每对调节螺钉共轴且螺杆端相对布置，从被调整件上衍生出关于转轴对称布置的调节传递块，没对调节螺钉的螺杆端分别抵靠在调节传递块的两侧上，且调节螺钉的轴向垂直于转轴的轴向。

在该步骤中，还可利用交点定位器6对后缘组件01的交点处进行定位与辅助支撑。

在对三种定位进行的位置进行布局时，为了对后缘组件提供面支撑，沿后缘组件的长度方向，位于相邻两组三坐标定位器4之间的定位器对后缘组件的支撑点中的任意三者均不共线，即构成一面支撑；也可进一步要求所有定位器的支撑点中的任意三者均不共线。

在完成布局后，对后缘组件01进行调姿的过程包括以下步骤：

1.对安装至支撑底座上的三类数控定位器进行开机、自检、复位；

2.三坐标数控定位器4上升，后缘组件01入位，三坐标数控定位器4对后缘组件01进行调姿；

3.辅助支撑单轴数控定位器5上升，支撑后缘组件01；

4.利用交点定位器检查后缘组件各交点位置，并利用其作为定位和辅助支撑装置。

具有以下优点：

1)三坐标数控定位器4、辅助支撑单轴数控定位器5及交点定位器6协调工作在调姿过程中保证了后缘组件4的支撑刚度。

2)定位器安装于铝合金底板31上，铝合金底板31热膨胀系数与后缘组件相匹配，即二者具有热膨胀相容性，以减少热变形所产生的装配应力。

3)通过展向导轨滑块与钢制支撑底座1间光轴与光栅尺组成热变形监测器，能够对系统的热变形情况进行反馈。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型飞机机翼后缘组件调姿系统的布局方法，所述调姿系统包括支撑底座及对后缘组件进行支撑调姿的调姿组件，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，选取与后缘组件具有热变形相容性的铝合金底板作为所述调姿组件的固定座，通过沿后缘组件展向布置的展向导轨滑块机构将所述铝合金底板安装在所述支撑底座上，并在所述支撑底座与所述铝合金底板间设置用于监测所述铝合金底板的热变形的监测器，及通过固定件将所述铝合金底板的翼根端与所述支撑底座固定连接；

步骤2，将调姿组件中的三坐标数控定位器布置于主支撑位置处，并通过预先固定在后缘组件上的过渡托板对后缘组件进行支撑与调姿；

步骤3，沿后缘组件的长度方向，在三坐标数控定位器外侧位置或两相邻三坐标数控定位器间布置对后缘组件进行辅助支撑与调姿的辅助支撑单轴数控定位器；

步骤4，在与后缘组件的交点相对应的位置处布置对完成调姿的后缘组件的交点进行检查的交点定位器。

2.根据权利要求1所述的布局方法，其特征在于：

在所述步骤2中，在沿垂直于后缘组件展向的方向上，两个三坐标数控定位器并排布置。

3.根据权利要求1所述的布局方法，其特征在于：

在所述步骤4中，通过交点定位器对后缘组件的交点处进行定位与辅助支撑。

4.根据权利要求1所述的布局方法，其特征在于：

所述监测器包括光轴与光栅尺，所述光栅尺的标尺光栅与所述支撑底座固定连接，光栅读数头通过所述光轴与所述铝合金底板的翼梢端固定连接。

5.根据权利要求1所述的布局方法，其特征在于：

沿后缘组件的长度方向，定位器对后缘组件的支撑点中的任意三者均不共线。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的布局方法，其特征在于：

所述铝合金底板由若干块端部通过连接件相互连接的铝合金板拼接成，所述展向导轨滑块机构包括若干段沿展向分布的展向导轨段及与所述展向导轨段相配合的滑块；

所述铝合金板的底面固设有一个以上的所述滑块。

7.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的布局方法，其特征在于：

所述支撑底座包括底座翼梢部与底座翼根部，所述底座翼梢部的高度高于所述底座翼根部的高度；

所述铝合金底板包括与所述底座翼梢部配合的底板翼梢部及与所述底座翼根部配合的底板翼根部；

在所述底座翼梢部与所述底座翼根部的邻接位置处，所述底板翼梢部与所述底板翼根部的端部通过高低连接件固定连接，所述高低连接件与所述底座翼梢部的端部间存有间隙。

8.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的布局方法，其特征在于：

所述三坐标数控定位器包括固定座、横移座、横移致动器、纵移座、纵移致动器及升降机构，所述固定座与所述铝合金底板固定连接；

所述横移座通过横向导轨滑块机构与所述固定座滑动连接，所述横移致动器的定子与所述固定座固定连接，动子与所述横移座固定连接；

所述纵移座通过纵向导轨滑块机构与所述横移座滑动连接，所述纵移致动器的定子与所述横移座固定连接，动子与所述纵移座固定连接；

所述升降机构固设在所述纵移座上，升降端与所述过渡托板固定连接。

9.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的布局方法，其特征在于：

所述辅助支撑单轴数控定位器包括与所述铝合金底板固定连接的固定座，相对所述固定座可沿垂向往复移动的支撑轴及垂向致动器；

所述垂向致动器的定子与所述固定座固定连接，动子与所述支撑轴固定连接。

10.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的布局方法，其特征在于：

所述交点定位器包括水平调整组件、升降固定座、升降块、定位块及交点定位接头；

所述水平调整组件包括固定座、横移块与纵移块；所述横移块与所述固定座通过横向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有横向位置手动微调机构；所述纵移块与所述横移块通过纵向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有纵向位置手动微调机构；

所述升降固定座的底部通过垂向转轴与所述纵移块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；所述升降块与所述升降固定座间通过垂向导轨滑块机构滑动连接，且二者间设有相对位置锁定机构及辅助升降的气动弹簧；所述定位块通过第一水平转轴与所述升降块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构；所述交点定位接头通过第二水平转轴与所述定位块转动连接，且二者间设有转角手动微调机构，所述第一水平转轴与所述第二水平转轴相正交。