CN111928793A - 一种带筋壁板内型检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带筋壁板内型检测方法，成形前根据壁板内型结构设计制作带有凹槽的弧形卡板作为检测工装，成形后将壁板放置在外形检验工装上之后，通过两端的长圆孔、圆孔将弧形卡板与外形检验卡板连接。通过弧形卡板上长桁轴线测量面与长桁立筋测量面的距离检测长桁轴线偏移和长桁轴线偏，同时通过弧形卡板沿航向的一侧面作为肋凸台测量面，测量其与相应肋凸台边缘的间隙检测肋凸台的偏移。运用该内型检测工装可以精确测量出带筋壁板喷丸成形后弦、展向延展造成的长桁轴线偏移、长桁轴线偏转以及肋凸台偏移量值。

Description

一种带筋壁板内型检测方法

技术领域

本申请涉及飞机制造技术领域，进一步是飞机壁板的喷丸成形制造，具体是一种带筋壁板内型检测方法。

背景技术

喷丸成形是目前金属带筋机翼壁板较为常用的一种塑性加工方法，喷丸成形的优势在于不仅可以成形出壁板外形，还可提高壁板的疲劳寿命。该方法是利用高速运转的弹丸击打壁板表面使其发生塑性延展变形，最终达到壁板成形的目的，因此，壁板成形过程中会在航向和翼展方法产生不同的延展，而延展量的大小则与壁板的设计曲率有关。对于带筋壁板而言，喷丸造成的航向延展会导致长桁轴线沿着航向偏移，喷丸成形的展向延展会导致肋凸台沿着展向延展，同时，长桁两侧喷丸成形不均匀则容易导致长桁轴线偏转，俗称长桁斜倒。上述长桁轴线偏移、偏转及肋凸台偏移量过大将直接引起壁板与梁间肋装配发生干涉，比如长桁凸缘与梁间肋凹槽干涉、梁间肋平面超出肋凸台边缘等。

随着设计要求的不断提高，近两年设计对带筋壁板内型状态也增加了相应的检测要求。由于前期没有内型测量经验可以借鉴，由于带筋壁板内型结构特点限制，若采用激光测量仪对长桁轴线偏移、长桁轴线偏转和肋凸台偏移进行测量时激光光线容易被立筋凸缘遮挡，另外，手持激光测量靶标测量肋凸台偏移时测量误差较大，无法满足设计的公差要求。因此，目前没有一种有效的带筋壁板内型测量工装，可以对带筋壁板喷丸成形后内型状态进行精确测量。

发明内容

本申请的目的在于针对现有技术存在的实际问题，设计一种带筋壁板内型检测方法。

一种带筋壁板内型检测方法，包括一个带筋壁板内型检测工装，该工装包括两个前后梁安装定位块、一个带有多个凹槽的弧形卡板，弧形卡板弧型面与带筋壁板内型面一致，并高出带筋壁板内型面3mm，凹槽间距与带筋壁板上长桁间距一致，凹槽靠近立筋的侧面为长桁轴线测量面，凹槽根部设有安装滑动开口，凹槽避开立筋凸缘。弧形卡板一侧面为肋凸台测量面，该侧面与肋平面在同一平面上，弧形卡板弧型面避开腹板内表面加厚凸台、立筋根部R，弧形卡板两端分别设有与前后梁安装定位块配合的后梁定位圆孔和前梁安装长圆孔，前后梁安装定位块固定在外形检验卡板两端，弧形卡板与前后梁安装定位块通过孔销配合连接在外形检验卡板上，带筋壁板内型测量的方法，包括以下步骤：

1将弧形卡板向下落入壁板内型时，首先将安装螺栓插入前梁长圆孔内，使得弧形卡板前梁端头与前后梁安装定位块连接，然后将弧形卡板沿着航向向后梁方向推动，定位螺栓插入弧形卡板后梁端头与前后梁安装定位块固定，最后紧固两端头螺栓，完成工装安装；

2测量长桁立筋测量面上、下两点与弧形卡板上的长桁轴线测量面之间的距离，取两点距离值的平均值，将平均值与长桁立筋测量面与长桁轴线测量面之间的理论距离进行对比，以此判断长桁轴线偏移值是否在合格范围内；

3分别测量获得长桁立筋测量面上、下两点与弧形卡板上的长桁轴线测量面之间的距离后，将数值与长桁立筋测量面与长桁轴线测量面之间的理论距离进行对比，获得长桁立筋测量面上、下两点的长桁轴线偏移值，然后求出两点的长桁轴线偏移值的差值，并将差值与长桁轴线偏转的理论值作对比，以此判断长桁轴线的偏转值是否在合格范围内。

其中长桁轴线偏转的计算过程如下：计算出长桁立筋测量面上、下两点的长桁轴线偏移值的差值的正值H后，同时测量出长桁立筋测量面上、下两点沿立筋高度方向的高度L，利用公式：

即可求得长桁轴线偏转角度θ，当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时长桁立筋测量面上点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值大于下点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值，则该长桁轴线向后梁偏转，且偏转角度为θ，反之当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时长桁立筋测量面上点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值小于下点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值，则该长桁轴线向前梁偏转，且偏转角度为θ。

4测量弧形卡板的肋凸台测量面与带筋壁板肋凸台边缘线之间的距离，通过与弧形卡板的肋凸台测量面与带筋壁板肋凸台边缘线之间理论距离对比，以此判断肋凸台的偏移值是否在合格范围内；

本申请的有益效果在于：发明了一种借助于内型检测工装对带筋壁板喷丸成形后内型进行检测的方法。可以根据不同壁板的内型结构更改卡板的弧形面和检测凹槽的结构以及数量，同时，该工装是安装在壁板外形检验卡板上使用的，工装的定位以及测量的基准均是统一的，因此，内型检测的误差小，精度高。另外，工装设置的安装长圆孔便于安装和拆卸。

该工装弥补了激光测量光线遮挡、手持定位误差大等局限性，通过实际间隙的测量，转换成设计要求的偏差以及偏转值，测量误差小、精度和效率高。可实现目前设计对带筋壁板内型检测的相关要求，已在多种型号带筋壁板上取得实际应用，效果良好。

以下结合附图对本申请进一步详细介绍：

附图说明

图1带筋壁板内型检测工装安装完成示意图；

图2带筋壁板内型检测工装结构示意图；

图3带筋壁板长桁轴线偏移及偏转测量示意图；

图4带筋壁板肋凸台偏移测量示意图。

图中编号说明：1、后梁定位圆孔；2、前梁安装长圆孔；3、带筋壁板外表面；4、带筋壁板腹板内型面；5、长桁立筋测量面；6、弧形卡板弧型面；7、弧形卡板安装滑动开口；8、肋凸台边缘线；9、肋凸台测量面；10、前后梁安装定位块；11、外形检验卡板；12、长桁轴线测量面；13、凹槽。

具体实施方式

如图1－4所示，一种带筋壁板内型检测方法，包括一个带筋壁板内型检测工装，带筋壁板内型检测工装包括两个前后梁安装定位块10、一个带有多个凹槽13的弧形卡板，弧形卡板弧型面6与带筋壁板内型面4一致，并高出带筋壁板内型面3mm，凹槽13间距与带筋壁板上长桁间距一致，凹槽13靠近立筋的侧面为长桁轴线测量面12，弧形卡板一侧面为肋凸台测量面9，该侧面与肋平面在同一平面上，弧形卡板两端分别设有与前后梁安装定位块10配合的后梁定位圆孔1和前梁安装长圆孔2，前后梁安装定位块10固定在外形检验卡板11两端，弧形卡板与前后梁安装定位10块通过孔销配合连接在外形检验卡板11上，带筋壁板内型测量的方法，包括以下步骤：

1、内型检测工装的安装

弧形卡板落入带筋壁板内型面4上方的同时，首先将紧固螺栓插入卡板前梁安装长圆孔2与前后梁安装定位块10的孔中，完成弧形卡板与前后梁安装定位块10的连接；然后将弧形卡板向后梁推动，使得弧形卡板上长桁轴线测量面12靠近长桁立筋测量面5；最后将紧固螺栓插入后梁定位圆孔1和前后梁安装定位块10中，至此完成内型检测工装的安装。

参见附图1和附图2，带筋壁板喷丸成形后带有曲率外形，因此，内型检测工装弧形卡板弧型面6需与带筋壁板内型面4的弧度保持一致；弧形卡板上凹槽13的设计需考虑安装过程中与立筋凸缘的干涉，可做如下处理：将弧形卡板上长桁轴线测量面12与长桁立筋测量面5的理论间隙设定3mm，其余结构尺寸如凹槽13上方高度、凹槽13距离立筋非测量面间隙等尺寸可尽量放宽，确保安装过程中不发生干涉，另外，弧形卡板在设计前期需考虑壁板实际加工与理论状态的差异，弧形卡板安装后弧形卡板弧型面6不可与带筋壁板内型面4接触，需保持间隙，一般3mm为宜，并且，弧形卡板安装后弧形卡板弧型面6也需避开带筋壁板内型面4中的加厚凸台、立筋根部R等凸出结构，防止安装干涉；弧形卡板前后梁各设置一个前后梁安装定位块10，前后梁安装定位块10与壁板外形检验卡板11之间采用过盈配合紧固连接，以此保证了内外型检测工装定位的一致性，避免定位不同带来的测量误差；弧形卡板前梁设置前梁安装长圆孔2与弧形卡板安装滑动开口7配合使用，将弧形卡板向后梁推动，使得弧形卡板上长桁轴线测量面12靠近长桁立筋测量面5，即可完成内型检测工装的安装；内型检测工装同时需要检测肋凸台偏移，因此，内型检测工装弧形卡板的肋凸台测量面9则应与各肋位的肋平面保持一致，以此检测展向喷丸延展造成的肋凸台偏移。

2、长桁轴线的偏移测量

参见附图3，内型检测工装设计初期设定长桁轴线测量面12与长桁立筋测量面5的理论距离为3mm，在长桁立筋测量面5上分别取a点和b点，a点取长桁立筋上凸缘下方R区以下靠近R最近点，b点取长桁立筋根部R区以上靠近R最近点，尽可能在长桁立筋测量面5上选择竖直距离最大的亮点，最大程度减小测量误差。分别在a和b点采用塞尺测量长桁轴线测量面12与长桁立筋测量面5的距离，取两点距离值的平均值来计算本长桁的轴线偏移值。理论距离3mm，若两点距离值的平均值为2mm，则说明长桁轴线向前梁偏移1mm，若两点距离值的平均值为4mm，则说明长桁轴线向后梁偏移1mm。依次逐一对每根长桁轴线每个肋位进行测量，最终统一进行数据分析处理。

3、长桁轴线的偏转测量

参见附图3，内型检测工装设计初期设定长桁轴线测量面12与长桁立筋测量面5的理论距离为3mm，分别在长桁立筋测量面5上下a和b点采用塞尺测量长桁轴线测量面12与a、b两点的距离值，分别计算出a和b的长桁轴线偏移值，取两点长桁轴线偏移值的差值的正值H，同时测量a和b点沿立筋高度方向的高度，定为L，利用公式：

即可求得长桁轴线的偏转角度θ，当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时a点与长桁轴线测量面12的距离值大于b点与长桁轴线测量面12的距离值，则该长桁轴线向后梁偏转，且偏转角度为θ，反之当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时a点与长桁轴线测量面12的距离值小于b点与长桁轴线测量面12的距离值，则该长桁轴线向前梁偏转，且偏转角度为θ。依次逐一对每根长桁轴线每个肋位进行测量，最终统一进行数据分析处理。

4、肋凸台偏移测量

参见附图4，内型检测工装设计初期，各个肋位弧形卡板肋凸台测量面9与肋凸台边缘线8的理论位置是固定的，采用标定的测量块对弧形卡板肋凸台测量面9与肋凸台边缘线8的实际距离进行测量，然后与该肋位二者理论距离进行对比，即可获得肋凸台偏移的量值。对于左右对称的带筋壁板，若采用中间定位，则肋凸台会向两端头偏移，对于左右不对称的带筋壁板，一般采用一端头定位，则肋凸台会向另一端头偏移。

该工装已经在实际工程中获得了应用，能够准确的测量出带筋壁板长桁轴线偏移、偏转以及肋凸台偏移，该工装的可行性获得了验证。

Claims (4)

1.一种带筋壁板内型检测方法，包括一个带筋壁板内型检测工装，其特征在于所述的带筋壁板内型检测工装包括两个前后梁安装定位块、一个带有多个凹槽的弧形卡板，弧形卡板弧型面与带筋壁板内型面一致，并高出带筋壁板内型面3mm，凹槽间距与带筋壁板上长桁间距一致，凹槽靠近立筋的侧面为长桁轴线测量面，弧形卡板一侧面为肋凸台测量面，该侧面与肋平面在同一平面上，弧形卡板两端分别设有与前后梁安装定位块配合的后梁定位圆孔和前梁安装长圆孔，前后梁安装定位块固定在外形检验卡板两端，弧形卡板与前后梁安装定位块通过孔销配合连接在外形检验卡板上，带筋壁板内型测量的方法，包括以下步骤：

1－1将弧形卡板向下落入壁板内型时，首先将安装螺栓插入前梁长圆孔内，使得弧形卡板前梁端头与前后梁安装定位块连接，然后将弧形卡板沿着航向向后梁方向推动，定位螺栓插入弧形卡板后梁端头与前后梁安装定位块固定，最后紧固两端头螺栓，完成工装安装；

1－2测量长桁立筋测量面上、下两点与弧形卡板上的长桁轴线测量面之间的距离，取两点距离值的平均值，将平均值与长桁立筋测量面与长桁轴线测量面之间的理论距离进行对比，以此判断长桁轴线偏移值是否在合格范围内；

1－3分别测量获得长桁立筋测量面上、下两点与弧形卡板上的长桁轴线测量面之间的距离后，将数值与长桁立筋测量面与长桁轴线测量面之间的理论距离进行对比，获得长桁立筋测量面上、下两点的长桁轴线偏移值，然后求出两点的长桁轴线偏移值的差值，并将差值与长桁轴线偏转的理论值作对比，以此判断长桁轴线的偏转值是否在合格范围内；

1－4测量弧形卡板的肋凸台测量面与带筋壁板肋凸台边缘线之间的距离，通过与弧形卡板的肋凸台测量面与带筋壁板肋凸台边缘线之间理论距离对比，以此判断肋凸台的偏移值是否在合格范围内。

2.根据权利要求1所述的一种带筋壁板内型检测方法，其特征在于，所述的凹槽根部设有安装滑动开口。

3.根据权利要求1所述的一种带筋壁板内型检测方法，其特征在于所述的弧形卡板弧型面避开腹板内表面加厚凸台、立筋根部R；凹槽避开立筋凸缘。

4.根据权利要求1所述的一种带筋壁板内型检测方法，其特征在于所述的步骤1－3中长桁轴线偏转的计算过程如下：计算出长桁立筋测量面上、下两点的长桁轴线偏移值的差值的正值H后，同时测量出长桁立筋测量面上、下两点沿立筋高度方向的高度L，利用公式：

即可求得长桁轴线偏转角度θ，当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时长桁立筋测量面上点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值大于下点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值，则该长桁轴线向后梁偏转，且偏转角度为θ，反之当长桁轴线测量面靠近前梁侧，同时长桁立筋测量面上点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值小于下点与弧形卡板上长桁轴线测量面的距离值，则该长桁轴线向前梁偏转，且偏转角度为θ。

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