CN112623261B - 用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及装配方法 - Google Patents

用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及装配方法。支撑工装包括：支撑块；钢丝螺套，安装在所述支撑块对应位置；螺杆，安装在所述钢丝螺套之上；第一螺母和第二螺母，安装在所述螺杆之上；泡沫胶，涂覆在所述螺杆顶端；软泡沫，贴附在所述泡沫胶之上。本发明中，除支撑块采用机加外，全部选用成品件作为工装的组成零件，具有成本低、组合便捷等特点；所有螺杆均具有可调节功能，使工装具备柔性特点，能够适应不同翼型、不同尺寸需求；工装与翼肋接触位置采用软泡沫结构，能在实现加强超薄翼肋的同时，有效地控制结构损伤，起到保护结构的作用；同时工装具备自稳定性，无需与其他工装连接，具有使用便捷的特点。

Description

用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及装配方法
技术领域
本发明涉及轻质柔性飞行器结构装配领域，尤其涉及一种太阳能飞行器控制结构装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及装配方法。
背景技术
由于太阳能飞行器是一种尺度大、翼载低的超轻型飞机，结构重量系数相对较大，飞行器性能相对结构重量的敏感性增强，结构件一般选用具有密度低、比强度高、比刚度高的复合材料进行设计，其复合材料用量可占结构重量95％以上，因此太阳能飞行器结构均具有大尺寸、大柔性、薄壁等特点。特别是翼肋结构，出于减重考虑其厚度在0.1mm左右，给装配带来了极大的挑战，例如由于翼肋柔性的特点导致装配过程中极易变形，不利于保证装配精度及胶接质量；而由于翼肋薄壁的特点，极易在装配和胶接施压过程中造成翼肋的损坏。
传统上控制装配精度和胶接质量的方法是按照装配外形需求设计大型装配工装，但由于复合材料分散性及太阳能飞行器结构复杂性，很难控制工装与翼肋间隙及翼肋内部结构的损伤；同时大型装配工装加工及后续维护成本也极高。
因此非常有必要设计一种结构简单、成本低、使用及维护方便的翼肋刚柔耦合装配工装，利用工装的刚性对超薄翼肋进行补强，利用工装的柔性使其能满足不同翼型、不同尺寸的翼肋装配需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，该工装除支撑块采用机加外，全部选用成品件作为工装的组成零件，具有成本低、组合便捷等特点；所有螺杆均具有可调节功能，使工装具备柔性特点，能够适应不同翼型、不同尺寸需求；工装与翼肋接触位置采用软泡沫结构，能在实现加强超薄翼肋的同时，有效地控制结构损伤，起到保护结构的作用；同时工装具备自稳定性，无需与其他工装连接，具有使用便捷的特点。
根据本发明的第一方面，提供一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，包括：
支撑块；
钢丝螺套，安装在所述支撑块的对应位置；
螺杆，安装在所述钢丝螺套上；
第一螺母和第二螺母，安装在所述螺杆上；
柔性支撑层，安装在所述螺杆的顶端。
进一步地，所述柔性支撑层为软泡沫，通过泡沫胶贴附在所述螺杆顶端。
进一步地，所述支撑块采用塑料材料制成。
进一步地，所述支撑块上，设置有两排各4-10组用于安装所述钢丝螺套的通孔，每组两个通孔。
进一步地，所述第一螺母和第二螺母在所述螺杆中间位置相互拧紧，通过旋转所述第一螺母和第二螺母对所述螺杆进行上下调节。
进一步地，所述泡沫胶为环氧胶。
进一步地，所述钢丝螺套在所述支撑块高度方向上可拼接。
进一步地，所述支撑工装的零件为标准件。
进一步地，所述支撑块的高度为20-40mm，宽度为30-60mm；两个通孔的间距为6-10mm。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装的装配方法，包括以下步骤：
将整套工装放置在翼肋内部，使支撑块前端距翼肋前端50-100mm范围内；
分别旋转各螺杆上的螺母，使螺杆向螺母所在方向延伸；
使软泡沫充分接触超薄翼肋翻边，且翼肋翻边不因法向外力而变形，此时软泡沫各点位置拟合为翼肋前缘部分外形。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明除支撑块采用机加外，全部选用成品件作为工装的组成零件，具有成本低、组合便捷等特点。
(2)本发明所有螺杆均具有可调节功能，使工装具备柔性特点，能够适应不同翼型、不同尺寸需求。
(3)本发明工装与翼肋接触位置采用软泡沫结构，能在实现加强超薄翼肋的同时，有效地控制结构损伤，起到保护结构的作用。
(4)本发明具备自稳定性，无需与其他工装连接，具有使用便捷的特点。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装使用示意图。
图2示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装示意图。
图3示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装区域A的局部放大图。
图4示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装区域B的局部放大图。
图5示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装的装配方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装及使用流程，包括：支撑块、钢丝螺套、螺杆、第一螺母、第二螺母、泡沫胶和软泡沫。其中，所述支撑块作为翼肋刚柔耦合支撑工装的安装基础；所述钢丝螺套安装在所述支撑块对应位置；所述螺杆安装在所述钢丝螺套之上；所述第一螺母和第二螺母安装在所述螺杆之上；所述泡沫胶涂覆在所述螺杆顶端；所述软泡沫贴附在所述泡沫胶之上。
本发明中，除支撑块采用机加外，全部选用成品件作为工装的组成零件，具有成本低、组合便捷等特点；所有螺杆均具有可调节功能，使工装具备柔性特点，能够适应不同翼型、不同尺寸需求；工装与翼肋接触位置采用软泡沫结构，能在实现加强超薄翼肋的同时，有效地控制结构损伤，起到保护结构的作用；同时工装具备自稳定性，无需与其他工装连接，具有使用便捷的特点。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述支撑块采用塑料材料，避免因重量大导致结构破坏。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述支撑块上，加工有两排各4-10组用于安装所述钢丝螺套的通孔(根据前缘范围确定)，每组两个孔，间距为6-10mm；组与组间距为40-60mm 。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述支撑块高度为 20-40mm，应保证其他零件的安装和使用的稳定性；宽度为30-60mm，应保证两排通孔具有足够的间距及边距。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述钢丝螺套采用标准件，规格为M3-M5，在所述支撑块高度方向可拼接，但需保证所述螺杆可顺畅旋转。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述螺杆采用标准件，规格为M3-M5，长度根据前缘位置及翼型高度确定。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述第一螺母和第二螺母采用标准件，规格为M3-M5。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述第一螺母和第二螺母在所述螺杆中间位置相互拧紧，可通过旋转所述第一螺母和第二螺母对所述螺杆进行上下调节。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述泡沫胶为环氧胶，对金属与泡沫两种材料粘接时具有一定强度。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，所述软泡沫采用材质胶软的泡沫，宽度和长度均为5-15mm，厚度为2-4mm，可保证有效控制结构损伤的同时，满足随形要求。
上述用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装中，选用的工装零件均为标准件。
此外，本发明还提供一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装使用流程，包括以下步骤：
步骤一：将整套工装放置在翼肋内部，使支撑块前端距翼肋前端50-100mm 范围内；
步骤二：在步骤一基础上，分别旋转各螺杆上的螺母，使螺杆向螺母所在方向延伸；
步骤三：在步骤二的基础上，使软泡沫充分接触超薄翼肋翻边，并保证翼肋翻边不因法向外力而变形，此时软泡沫各点位置可拟合为翼肋前缘部分外形，充分支撑超薄翼肋，起到加强作用。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
实施例1
图2示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装示意图。图3示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装区域A的局部放大图。图4示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装区域B的局部放大图。如图2-图4所示，该刚柔耦合工装包括：支撑块1、钢丝螺套2、螺杆3、第一螺母4、第二螺母5、泡沫胶6和软泡沫7。
支撑块1作为刚柔耦合支撑工装的安装基础。
钢丝螺套2安装在支撑块1对应位置。具体的，钢丝螺套2安装在支撑块1 的通孔位置，使钢丝螺套贯穿整个通孔高度，可采用拼接的方式，同时需保证螺杆3可顺畅旋转。
螺杆3安装在钢丝螺套2之上，具体的，螺杆3通过旋转的方式穿过钢丝螺套2。
第一螺母4和第二螺母5安装在螺杆3之上。具体的，第一螺母4和第二螺母5通过旋转的方式安装至螺杆3的中间位置，并互相拧紧。
泡沫胶6涂覆在螺杆3顶端。具体的，按照泡沫胶6使用说明对其进行配比，并涂抹在螺杆3顶端。
软泡沫7贴附在泡沫胶6之上。具体的，将软泡沫中间位置与泡沫胶接触，并用胶带或重物持续加压固化。
上述实施中，支撑块1采用塑料材料，避免因重量大导致结构破坏。
上述实施中，支撑块1上，加工有两排各5组用于安装钢丝螺套2的通孔 (根据前缘范围确定)，每组两个孔，间距为6mm；组与组间距为45mm。
上述实施中，支撑块1高度为20mm，宽度为32mm。
上述实施中，钢丝螺套2采用标准件，规格为M3-M5。
上述实施中，螺杆3采用标准件，规格为M3，共20根，10根长度为100mm， 4根长度为125mm，6根长度为160mm。
上述实施中，第一螺母4和第二螺母5采用标准件，规格为M3。
上述实施中，泡沫胶6为环氧胶，型号为J-319。
上述实施中，软泡沫7采用聚乙烯泡沫，宽度和长度均为5mm，厚度为2mm。
实施例2
图5示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装的装配方法流程图。图1示出了本发明实施例提供的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装使用示意图。该刚柔耦合支撑工装的装配方法包括以下步骤：
步骤一：将整套工装放置在翼肋内部，使支撑块1前端距翼肋前端60mm 范围内；
步骤二：在步骤一基础上，分别旋转各螺杆3上的螺母，使螺杆向螺母所在方向延伸；
步骤三：在步骤二的基础上，使软泡沫7充分接触超薄翼肋翻边，并保证翼肋翻边不因法向外力而变形，此时软泡沫7各点位置可拟合为翼肋前缘部分外形，充分支撑超薄翼肋，起到加强作用。
本发明的支撑工装通过将支撑块、钢丝螺套、螺杆、第一螺母、第二螺母、泡沫胶和软泡沫构成整体，该支撑工装具备自稳定性，无需与其他工装连接，具有使用便捷的特点。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，其特征在于，包括：
支撑块(1)；
钢丝螺套(2)，安装在所述支撑块(1)的对应位置；
螺杆(3)，安装在所述钢丝螺套(2)上；
第一螺母(4)和第二螺母(5)，安装在所述螺杆(3)上；
柔性支撑层，安装在所述螺杆(3)的顶端；
所述柔性支撑层为软泡沫(7)，通过泡沫胶(6)贴附在所述螺杆(3)顶端；
所述第一螺母(4)和第二螺母(5)在所述螺杆(3)中间位置相互拧紧，通过旋转所述第一螺母(4)和第二螺母(5)对所述螺杆(3)进行上下调节；
所述支撑块(1)上，设置有两排各4-10组用于安装所述钢丝螺套(2)的通孔，每组两个通孔。
2.根据权利要求1所述的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，其特征在于，所述支撑块(1)采用塑料材料制成。
3.根据权利要求1所述的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，其特征在于，所述泡沫胶(6)为环氧胶。
4.根据权利要求1所述的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，其特征在于，所述钢丝螺套(2)在所述支撑块(1)高度方向上可拼接。
5.根据权利要求2所述的用于控制装配损伤的翼肋刚柔耦合支撑工装，其特征在于，所述支撑块(1)的高度为20-40mm，宽度为30-60mm；两个通孔的间距为6-10mm。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的翼肋刚柔耦合支撑工装的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
将整套工装放置在翼肋内部，使支撑块(1)前端距翼肋前端50-100mm范围内；
分别旋转各螺杆(3)上的螺母，使螺杆向螺母所在方向延伸；
使软泡沫(7)充分接触超薄翼肋翻边，且翼肋翻边不因法向外力而变形，此时软泡沫(7)各点位置拟合为翼肋前缘部分外形。
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