CN111215702A - 一种机翼翼根对接接头制造方法、装置、对接接头及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机翼翼根对接接头制造方法、装置、对接接头及设备，其中，机翼翼根对接接头制造方法，包括：将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。该方法基于逆向测量的设计制造方法，在实际装配时，采用逆向测量，根据实际贴合面，对梁对接接头进行设计“修正”和制造补加工，在保证满足结构强度要求的同时，极大的降低潜在加垫风险，降低装配难度和工作量，提升实际结构传载效率。
Description
技术领域
本发明涉及飞机设计制造技术领域，尤其涉及一种机翼翼根对接接头制造方法、装置、对接接头、储存介质及设备。
背景技术
现代民用飞机主要采用整体外翼与中机身对接的模式进行翼身装配，对接过程中，优先保证上下壁板和前后梁腹板面处定位精度，对接的四个角区域(梁对接接头位置)是公差累积最大的区域，零件配合精度差，装配过程中主要采用中央翼、外翼侧添加垫片补偿间隙的方式达到完成装配的目的。
现有方案在实际应用过程中存在如下三个问题：
1)装配后，结构零件位置与理论位置、形面偏差较大，结构传载效率低；
2)装配偏差不均匀，装配协调困难，装配调整周期长；
3)加垫厚度、面积较大，机翼油箱密封困难，燃油泄漏风险高。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种机翼翼根对接接头制造方法、装置、对接接头、储存介质及设备以解决现有方案制造的对接头装配后，结构零件位置与理论位置、形面偏差较大，结构传载效率低的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种机翼翼根对接接头制造方法，包括：将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
进一步地，在所述将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据之前还包括：计算对接接头基准面的潜在偏差量；根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
进一步地，所述计算对接接头基准面的潜在偏差量具体为：通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量。
进一步地，所述保护厚度的值为容差分析的负公差值与评估余量的和值。
进一步地，所述修正余量的值为容差分析的正公差值与评估余量的和值。
根据本发明的另一个方面，提供一种机翼翼根对接接头制造装置，包括：预安装模块，用于将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；实际尺寸生成模块，用于根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；精加工模块，用于根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
进一步地，还包括：偏差计算模块，用于计算对接接头基准面的潜在偏差量；偏差分析模块，用于根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；粗坯加工模块，用于根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
进一步地，所述偏差计算模块具体执行过程为：通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量。
进一步地，所述保护厚度的值为容差分析的负公差值与评估余量的和值。
进一步地，所述修正余量的值为容差分析的正公差值与评估余量的和值。
根据本发明的又一方面，提供一种机翼翼根对接接头，所述对接接头通过上述技术方案任一项所述的方法制造而成。
根据本发明的又一方面，提供一种计算机存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述技术方案中任意一项所述方法的步骤。
根据本发明的又一方面，提供一种设备，包括存储器、显示器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述技术方案中任意一项所述方法的步骤。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
该方法基于逆向测量的设计制造方法，在实际装配时，采用逆向测量，根据实际贴合面，对梁对接接头进行设计“修正”和制造补加工，在保证满足结构强度要求的同时，极大的降低潜在加垫风险，降低装配难度和工作量，提升实际结构传载效率。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的机翼翼根对接接头制造方法流程图；
图2是根据本发明一可选实施方式的对接接头带“保护厚度”和“修正余量”结构示意图；
图3是根据本发明一可选实施方式的扫描并逆向生成实际贴合面的模拟示意图；
图4是根据本发明一具体实施方式的逆向建模流程图；
图5是根据本发明实施方式另一方面的机翼翼根对接接头制造装置结构示意图；
图6是根据本发明一可选实施方式的机翼翼根对接接头制造装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种机翼翼根对接接头制造方法，包括：
S1：将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；
S2：根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；
S3：根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
现代民用飞机主要采用整体外翼与中机身对接的模式进行翼身装配，对接过程中，优先保证上下壁板和前后梁腹板面处定位精度，对接的四个角区域(梁对接接头位置)是公差累积最大的区域，零件配合精度差，装配过程中主要采用中央翼、外翼侧添加垫片补偿间隙的方式达到完成装配的目的，结构传载效率相对较低。
而上述实施例的方法通过逆向设计和测量的手段，在设计时预留设计补偿，通过装配时逆向测量手段，扫描测量装配型面，进行二次精加工，可以有效改善翼根连接区梁对接接头位置的装配偏差和装配效率的现状。
可选的，在所述将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据之前还包括：计算对接接头基准面的潜在偏差量；根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
可选的，所述计算对接接头基准面的潜在偏差量具体为：通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量。可选的，所述保护厚度的值为容差分析的负公差值与评估余量的和值。可选的，所述修正余量的值为容差分析的正公差值与评估余量的和值。
上述实施例在翼根连接区梁对接接头设计时，采用“容差分析+设计补偿 +逆向测量装配”的设计方案，在保证满足结构强度要求的同时，极大的降低潜在加垫风险，降低装配难度和工作量，提升实际结构传载效率。
如图5所示，在本发明实施例的另一个方面，提供一种机翼翼根对接接头制造装置，包括：预安装模块，用于将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；实际尺寸生成模块，用于根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；精加工模块，用于根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
可选的，如图6所示，还包括：偏差计算模块，用于计算对接接头基准面的潜在偏差量；偏差分析模块，用于根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；粗坯加工模块，用于根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
可选的，所述偏差计算模块具体执行过程为：通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量。
可选的，所述保护厚度的值为容差分析的负公差值与评估余量的和值。
可选的，所述修正余量的值为容差分析的正公差值与评估余量的和值。
在本发明实施例的又一方面，提供一种机翼翼根对接接头，所述对接接头通过上述实施例任一项所述的方法制造而成。
在本发明实施例的又一方面，提供一种计算机存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例中任意一项所述方法的步骤。
在本发明实施例的又一方面，提供一种设备，包括存储器、显示器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中任意一项所述方法的步骤。
在本发明一可选实施例中，提供了一种机翼翼根对接接头制造方法包括：
通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量；
根据偏差量，设计梁对接接头保护厚度和修正余量，如图2所示；为减少装配难度，修正余量用于调整翼梁对接接头各配合面的实际位置，如本例所示，修正余量与外翼翼盒壁板配合面位置，设计保护余量的目的在于保证翼梁对接接头的最小设计厚度。
考虑翼梁对接接头外形面分别与机翼外翼翼根零件、翼盒的壁板配合装配，如图2所示不同面过度位置存在阶梯；而实际装配的偏差情况是随机的，在实际装配过程中存在以下两种情况：
与翼根零件配合面基本在理论位置，与外翼翼盒壁板装配后为正偏差，装配时，如果翼梁对接接头与翼根零件先贴合，而与外翼翼盒壁板与翼梁对接接头存在干涉，该情况可直接机加修正余量。
与翼根零件配合面基本在理论位置，与外翼翼盒壁板装配后为负偏差；如果翼梁对接接头与翼根零件先贴合，则外翼翼盒壁板与翼梁对接接头存在间隙，则不得不机加与翼根零件配合面，此时保护厚度发挥作用保证零件最小厚度；对于保护厚度的机加，整体原则以零件重量为限定决定是否机加。
保护厚度的值(约在0.5mm左右)＝容差分析负公差值+评估余量；修正余量的值＝容差分析正公差值(约在3-6mm左右)+评估余量；零件制造时，将零件制造到带保护厚度和修正余量的状态；零件制造先行制造带余量实体，逆向测量后再进行补加工；装配时，逆向测量，获取实际装配贴合面，如图 3所示；逆向测量：即通过激光扫描仪获得型面的大密度点云数据，根据点云数据生成实际装配配合面。
根据实际装配的贴合外形面，重新设计翼梁对接接头外形面，并根据外形面通过数控机床调整外形面形状和装配。
如图4所示，在一个具体实施例中，提供一种机翼翼根对接接头制造方法，包括：
1.理论数模设计
1)使用软件CATIA根据样机功能性要求、强度要求进行理论数模绘制。
2)该模型仅用于电子样机装配配置，非实际数模。
2.设计容差分析和装配偏差分析：
使用软件：西门子VSA软件及CATIAV5数模
1)将机翼翼根连接区数模导入VSA
2)根据CATIA理论数模中已建立的FTA标注在VSA中修正，并根据零件设计方式选取基准孔位特征(轴线、轮廓)及平面建立基准。
3)在VSA中用“镜像”命令制定装配工装。
4)根据装配工艺方案，使用“装配”命令，装配零件。
5)设定测量基准，设定8个角盒与翼根连接区配合面(梁对接接头、壁板对接接头)设定随机多个“点”“点”测量量，涵盖零件边缘、中间(原则上大于5组点位)。
6)点击“计算”虚拟装配2000次。
7)按正负3倍西格玛查阅各组测量间距，取其中误差最大处。
3.保护厚度和修正余量的计算
1)修正余量计算公式：
TMod＝a*最大正公差
2)保护厚度计算公式
TProt＝b*最大负公差
3)a.b为装配影响系数，根据步骤2计算的最大偏差量及现场装配情况，结合已制定好的装配顺序进行修正。0.95<＝a<1.05；0.9<＝b<＝0.95(该系数的选取涉及装配实验统计结果，为经验数值)
4)选取接头情况
4.绘制制造数模
根据理论数模形式，结合保护厚度和修正余量要求，制定绘制数模，为降低制造数模机加难度；对于修正余量侧曲面的处理，可根据修正厚度大小将制造数模修正余量侧简化为平面；保护厚度根据实际计算结果进行曲面偏移后进行绘制。
5.开工制造理论数模。
6.在开工制造理论数模时开展翼梁对接接头配合面的逆向设计工作
1)人工从检修孔进入中央翼油箱，在配合区域粘贴6mm摄影测量点及编码点；
2)使用单相机(如辰维MPS单相机)进行拍摄；
3)处理数据，形成拼接点云；
4)打开POLYWORKSControl软件，导入拼接点云虚拟坐标，连接激光扫描仪，手工对配合面进行逆向测量。
5)保存工作后由POLYWORKSStudio打开工程，开始进行逆向设计工作；
6)根据数模配合面情况(曲面、直面)为实际装配提供数据，对于曲率小于0.2mm的配合面的情况，可拟合为平面，
7)绘制装配基准孔。
7.梁对接接头逆向建模过程如下
8)新建零件。运行宏，生成零件模板，并按照项目构型管理要求，修改零件编号；
9)打开逆向测量后的面片模型，将面片拷贝至上述零件“外部参考”几何图形集；
10)依据测量定位基准，建立测量坐标系；
11)依据理论定位基准，建立理论坐标系；
12)运用坐标转换命令，面片从测量坐标系转换到理论坐标系下；
13)利用坐标转换后的界面元素，参考传统梁对接角盒建模过程，完成梁对接角盒建模。
本发明旨在保护一种机翼翼根对接接头制造方法，包括：将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。该方法基于逆向测量的设计制造方法，在实际装配时，采用逆向测量，根据实际贴合面，对梁对接接头进行设计“修正”和制造补加工，在保证满足结构强度要求的同时，极大的降低潜在加垫风险，降低装配难度和工作量，提升实际结构传载效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种机翼翼根对接接头制造方法，其特征在于，包括：
将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；
根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；
根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
2.根据权利要求1所述的梁对接接头制造方法，其特征在于，在所述将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据之前还包括：
计算对接接头基准面的潜在偏差量；
根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；
根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
3.根据权利要求2所述的梁对接接头制造方法，其特征在于，所述计算对接接头基准面的潜在偏差量具体为：
通过设计容差分析和装配偏差分析，计算梁对接接头非装配定位基准面的潜在偏差量。
4.根据权利要求3所述的梁对接接头制造方法，其特征在于，所述保护厚度的值为容差分析的负公差值与评估余量的和值。
5.根据权利要求3所述的梁对接接头制造方法，其特征在于，所述修正余量的值为容差分析的正公差值与评估余量的和值。
6.一种机翼翼根对接接头制造装置，其特征在于，包括：
预安装模块，用于将对接接头粗坯进行预安装，并通过激光扫描获得型面的大密度点云数据；
实际尺寸生成模块，用于根据所述点云数据生成实际装配对接头的配合面，并计算所述配合面的参数尺寸；
精加工模块，用于根据所述参数尺寸对所述对接接头粗坯进行精加工得到对接接头。
7.根据权利要求6所述的梁对接接头制造装置，其特征在于，还包括：
偏差计算模块，用于计算对接接头基准面的潜在偏差量；
偏差分析模块，用于根据所述偏差量计算对接接头保护厚度和修正余量；
粗坯加工模块，用于根据所述保护厚度和所述修正余量制造带有保护厚度和修正余量的对接接头粗坯。
8.一种机翼翼根对接接头，其特征在于，所述对接接头通过上权利要求1-5任一项所述的方法制造而成。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
10.一种设备，其特征在于，包括存储器、显示器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
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| CN202010135727.6A CN111215702A (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 一种机翼翼根对接接头制造方法、装置、对接接头及设备 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111806720A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-23 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于翼身对接实测数据的整流蒙皮构造方法 |
| CN112498731A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-16 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种锯齿型壁板对接修配方法 |
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| CN111806720A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-23 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于翼身对接实测数据的整流蒙皮构造方法 |
| CN111806720B (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于翼身对接实测数据的整流蒙皮构造方法 |
| CN112498731A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-16 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种锯齿型壁板对接修配方法 |
| CN112498731B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-11-18 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种锯齿型壁板对接修配方法 |
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