CN112828233B - 一种舱体的铆接工装及铆接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种舱体的铆接工装及铆接方法，属于铆接装配技术领域，解决了现有技术中舱体铆接时定位不准、装配精度差的问题。铆接工装包括芯轴、压板、顶盘和调节螺杆，芯轴沿轴向贯穿铆接工装；压板用于固定蒙皮和舱体内部骨架；顶盘位于铆接工装的上部，舱体的后端框定位在顶盘上；调节螺杆用于固定舱体内部骨架的纵梁。铆接方法包括→将舱体的内部骨架安装到铆接工装上→蒙皮试装→铆接舱体→撤掉工装。本发明实现了复杂异形薄壁舱体铆接时的精确定位，提高了装配精度和型面精度。

Description

一种舱体的铆接工装及铆接方法

技术领域

本发明涉及铆接装配技术领域，尤其涉及一种复杂异形薄壁舱体的铆接工装及铆接方法。

背景技术

铆接舱体在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。其特点为大型复杂薄壁类零件，其特点是大曲面、薄壁、低刚性、结构复杂等。这些特点造成了其在舱体装配过程中定位不准、加工周期长。

随着各类飞行器、舱体的结构对轻量化程度要求越来越高，制造精度要求也越来越高。具体来说，要求舱体铆接后整体变形小，尺寸精度高、一致性好。这就要求舱体在铆接时具有多点定位、及夹紧机构必须具有精度高、刚性好的特点。

目前，舱体铆接装配精度不高、质量的稳定性较低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种舱体的铆接工装及铆接方法，解决了现有技术中该类舱体铆接时定位不准、装配精度差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种舱体的铆接工装，包括压板、芯轴以及轴向和周向定位结构，所述轴向和周向定位结构固定在所述芯轴上，所述轴向和周向定位结构包括顶盘和调节螺杆；所述芯轴沿轴向贯穿所述铆接工装，所述压板用于固定蒙皮和舱体内部骨架；所述顶盘位于所述铆接工装的上部，舱体的后端框定位于所述顶盘上；所述调节螺杆位于所述顶盘的下方，用于固定所述舱体内部骨架的纵梁。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括底座，所述底座位于所述铆接工装的下部，并固定在所述芯轴上，用于固定所述舱体内部骨架的对接框。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述压板包括上压板、中压板和下压板，所述上压板、所述中压板和所述下压板将蒙皮固定在所述舱体内部骨架上。

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括角压板，所述角压板固定于所述顶盘的下表面，舱体的后端框通过所述角压板定位在所述顶盘上。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述轴向和周向定位结构还包括中盘。

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括用于在圆周方向上定位尾翼安装框的角向定位结构，所述角向定位结构设于所述中盘上。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述上压板、所述中压板和所述下压板的数量均为2个。

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括定位部，所述底座上设有通孔，所述定位部穿过所述通孔将舱体内部骨架的对接框定位于所述底座上。

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括用于固定所述顶盘和所述芯轴的固定部。

基于上述铆接工装的进一步改进，还包括定位支耳，所述定位支耳设于所述中盘下表面的边缘。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述角向定位结构包括角向定位块和小压板，所述角向定位块设于所述中盘的下表面，所述小压板设有所述中盘的上表面。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述舱体内部骨架包括对接框、尾翼安装框、后端框、前上纵梁、前下左纵梁、前下右纵梁、后上纵梁、后下左纵梁和后下右纵梁。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述调节螺杆的数量为多个，多个调节螺杆分别用于定位不同的纵梁。

基于上述铆接工装的进一步改进，所述调节螺杆包括第一调节螺杆、第二调节螺杆、第三调节螺杆、第四调节螺杆和第五调节螺杆；

第一调节螺杆用于沿径向支撑固定前上纵梁、前下左纵梁和前下右纵梁，第二调节螺杆用于沿圆周方向定位前上纵梁、前下左纵梁和前下右纵梁，第三调节螺杆用于沿径向支撑固定前上纵梁、前下左纵梁和前下右纵梁，第四调节螺杆用于定位和固定后上纵梁、后下左纵梁和后下右纵梁，第五调节螺杆用于定位和固定后上纵梁、后下左纵梁和后下右纵梁。

另一方面，本发明还提供了一种舱体的铆接方法，用于铆接复杂、异形、薄壁、外形轮廓直径为变截面均匀过渡的舱体，采用上述的铆接工装完成，包括如下步骤：

步骤1：将舱体的内部骨架安装到铆接工装上；

步骤2：蒙皮试装；

步骤3：铆接舱体；

步骤4：撤掉工装。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤1包括将对接框定位在底座上，尾翼安装框定位在中盘上，后端框定位在顶盘上，前上纵梁、前下左纵梁、前下右纵梁分别固定在铆接工装上，后上纵梁、后下左纵梁和后下右纵梁分别固定在铆接工装上。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤2中蒙皮的边缘均匀留量2mm。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤2包括将上蒙皮和下蒙皮进行多次修锉，每次修锉量较小。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述上蒙皮和所述下蒙皮的对接缝隙不超过0.5mm。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤2和所述步骤3之间包括采用下压板、中压板和上压板分别将蒙皮和舱体内部骨架进行固定。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤3包括采用对称分散铆接的方式先铆接舱体的一部分。

基于上述铆接方法的进一步改进，所述步骤4之后还包括步骤5：进行舱体另一部分的铆接。

基于上述铆接方法的进一步改进，对接框通过定位销定位在底座上，尾翼安装框通过角向定位块和小压板定位在中盘上，后端框通过角压板定位在顶盘上。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1.本发明通过设置轴向和周向定位结构，实现对舱体内部骨架的轴向和周向精确定位。具体来说，是通过设置底座、中盘、顶盘、第一调节螺杆、第二调节螺杆、第三调节螺杆、定位支耳、第四调节螺杆、第五调节螺杆、角压板、定位销、下压板、中压板和上压板在轴向和周向上精确定位舱体内部骨架。

2.本发明通过设置角向定位结构，实现尾翼安装框和中盘的精确定位。具体来说，是通过在中盘的下表面靠近边缘处设置角向定位块以及在中盘的上表面设置小压板实现在周向上精确定位尾翼安装框。

3.本发明通过设置轴向和周向定位结构以及角向定位结构，对各个端框、纵梁等骨架结构精确定位，有效实现零散骨架蒙皮高配精度铆接装配，控制舱体铆接变形，保证舱体尺寸精度要求，使得舱体整体一致性好，装配精度和型面精度较高。

4.本发明在对蒙皮的修锉过程中采用每次修锉量较小，多次修锉，有效防止修锉过量造成蒙皮报废。

5.本发明在铆接舱体过程中采用对称分散铆接，可以避免铆接过程中应力分布不均匀，降低变形量。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为复杂异形薄壁舱体整体结构示意图；

图2为复杂异形薄壁舱体内部骨架结构示意图；

图3为复杂异形薄壁舱体铆接工装整体结构示意图；

图4为复杂异形薄壁舱体铆接工装主视图；

图5为复杂异形薄壁舱体内部骨架安装至铆接工装结构示意图；

图6为复杂异形薄壁舱体安装至铆接工装结构示意图。

附图标记：

1-对接框；2-尾翼安装框；3-后端框；4-前上纵梁；5-前下左纵梁；6-前下右纵梁；7-后上纵梁；8-后下左纵梁；9-后下右纵梁；10-上蒙皮；11-下蒙皮；12-芯轴；13-底座；14-中盘；15-顶盘；16-第一调节螺杆；17-第二调节螺杆；18-第三调节螺杆；19-定位支耳；20-第四调节螺杆；21-第五调节螺杆；22-角压板；23-定位销；24-下压板；25-中压板；26-上压板；27-角向定位块；28-小压板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本发明的一个具体实施例，公开了一种铆接工装，用于铆接复杂、异形、薄壁、外形轮廓直径从Φ160mm～Φ410mm变截面均匀过渡的舱体。如图1所示，该铆接工装包括芯轴12、底座13、中盘14、顶盘15、第一调节螺杆16、第二调节螺杆17、第三调节螺杆18、定位支耳19、第四调节螺杆20、第五调节螺杆21、角压板22、定位销23、下压板24、中压板25、上压板26、角向定位块27和小压板28。

其中，芯轴12沿轴向贯穿铆接工装，为铆接工装提供支撑。按照从下至上的顺序底座13、第一调节螺杆16、第二调节螺杆17、第三调节螺杆18、中盘14、第四调节螺杆20、第五调节螺杆21和顶盘15依次固定在芯轴12上。

下面结合图3和图4对铆接工装中的各个部件位置及作用进行详细描述。

顶盘15位于铆接工装的上部，通过螺栓固定在芯轴12上。

角压板22固定于顶盘15的下表面靠近边缘处，用于将后端框3定位在顶盘15上。角压板22的数量为两个，两个角压板22相对于芯轴12对称。

第五调节螺杆21设于顶盘15的下方，数量为3个，3个第五调节螺杆21分别定位和固定后上纵梁7、后下左纵梁8和后下右纵梁9。

第四调节螺杆20设于第五调节螺杆21和中盘14之间，第四调节螺杆20数量为3个，3个第四调节螺杆20分别定位和固定后上纵梁7、后下左纵梁8和后下右纵梁9。

定位支耳19固定于中盘14下表面的边缘，定位支耳19的数量为3个，用于轴向定位前上纵梁4、前下左纵梁5和前下右纵梁6。

第三调节螺杆18设于中盘14的下方，第三调节螺杆18的数量为3个，用于沿径向支撑固定前上纵梁4、前下左纵梁5和前下右纵梁6。

第二调节螺杆17设于第三调节螺杆18和第一调节螺杆16之间，用于沿圆周方向定位前上纵梁4、前下左纵梁5和前下右纵梁6。

第一调节螺杆16设于第二调节螺杆17和底座13之间，用于沿径向支撑固定前上纵梁4、前下左纵梁5和前下右纵梁6的下端，保证各梁外型面和对接框1内型面贴合。

底座13位于铆接工装的下部，并固定在芯轴12上，用于固定舱体内部骨架的对接框1。底座13和对接框1上均设有销孔，定位销23穿过销孔固定底座13和对接框1。

角向定位块27固定在中盘14的下表面靠近边缘处，数量为1个，小压板28固定在中盘14的上表面，数量为3个，利用尾翼安装框上的特征通过角向定位块27和小压板28将尾翼安装框2定位在铆接工装上。

需要说明的是，由于舱体的蒙皮包括上蒙皮和下蒙皮，因此，下压板24、中压板25和上压板26的数量均为两个。其中一个用于固定上蒙皮，另一个用于固定下蒙皮。

需要说明的是，舱体的外形轮廓直径从Φ160mm～Φ410mm变截面均匀过渡，在一种可能的实施方式中，芯轴上段的尺寸和下段的尺寸也是不同的，如图4所示。

实施例二

本发明的另一个具体实施例，公开了一种采用实施例一的铆接装置铆接图1所示的舱体的方法，其结构复杂、异形、薄壁、外形轮廓直径从Φ160mm～Φ410mm变截面均匀过渡。下面对该铆接方法进行详细描述。

首先，将复杂异形薄壁舱体的对接框1、尾翼安装框2、后端框3、前上纵梁4、前下左纵梁5、前下右纵梁6、后上纵梁7、后下左纵梁8和后下右纵梁9等内部骨架结构分别安装在铆接工装上，并通过定位特征进行精确定位。舱体内部骨架结构如图2所示。

其中，各个骨架结构与铆接工装上各个定位特征的对应关系如下：对接框1通过定位销23定位在底座13上，尾翼安装框2通过角向定位块27小压板28定位在中盘14上，后端框3通过角压板22定位在顶盘15上，前上纵梁4、前下左纵梁5、前下右纵梁6分别通过第一调节螺杆16、第二调节螺杆17、第三调节螺杆18和定位支耳19固定，后上纵梁7、后下左纵梁8、后下右纵梁9分别通过第四调节螺杆20、第五调节螺杆21固定。

至此，完成骨架结构与铆接工装的安装，如图5所示。

接着，按照尺寸准备蒙皮时，将上蒙皮10、下蒙皮11的边缘均匀留量2mm，之后进行修锉、试装。修锉过程中，为了防止修锉过量，造成蒙皮报废，应遵循每次修锉量较小，多次修锉的原则进行多次修锉试装，要求上蒙皮10和下蒙皮11对接缝隙不超过0.5mm。

之后，利用下压板24、中压板25和上压板26将蒙皮和骨架进行固定，如图6所示。

然后，铆接舱体。

由于整个舱体铆钉较多，铆接时部分区域铆钉和铆接工装干涉，所以铆钉采取均匀对称分散铆接，大部分铆钉铆接完成后撤掉工装，完成剩余铆钉的铆接。

另外，采用对称分散铆接的另一个原因是：可以避免铆接过程中应力分布不均匀，降低变形量。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1.本发明通过设置轴向和周向定位结构，实现对舱体内部骨架的轴向和周向精确定位。具体来说，是通过设置底座、中盘、顶盘、第一调节螺杆、第二调节螺杆、第三调节螺杆、定位支耳、第四调节螺杆、第五调节螺杆、角压板、定位销、下压板、中压板和上压板在轴向和周向上精确定位舱体内部骨架。

2.本发明通过设置角向定位结构，实现尾翼安装框和中盘的精确定位。具体来说，是通过在中盘的下表面靠近边缘处设置角向定位块以及在中盘的上表面设置小压板实现在周向上精确定位尾翼安装框。

3.本发明通过设置轴向和周向定位结构以及角向定位结构，对各个端框、纵梁等骨架结构精确定位，有效实现零散骨架蒙皮高配精度铆接装配，控制舱体铆接变形，保证舱体尺寸精度要求，使得舱体整体一致性好，装配精度和型面精度较高。

4.本发明在对蒙皮的修锉过程中采用每次修锉量较小，多次修锉，有效防止修锉过量造成蒙皮报废。

5.本发明在铆接舱体过程中采用对称分散铆接，可以避免铆接过程中应力分布不均匀，降低变形量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种舱体的铆接工装，其特征在于，包括压板、芯轴以及轴向和周向定位结构，所述轴向和周向定位结构固定在所述芯轴上，所述轴向和周向定位结构包括顶盘和调节螺杆；

所述芯轴沿轴向贯穿所述铆接工装，所述压板用于固定蒙皮和

舱体内部骨架；

所述顶盘位于所述铆接工装的上部，舱体的后端框定位于所述

顶盘上；

所述调节螺杆位于所述顶盘的下方，用于固定所述舱体内部骨架的纵梁；

还包括底座，所述底座位于所述铆接工装的下部，并固定在所述芯轴上，用于固定所述舱体内部骨架的对接框；

所述压板包括上压板、中压板和下压板，所述上压板、所述中

压板和所述下压板将蒙皮固定在所述舱体内部骨架上；

还包括角压板，所述角压板固定于所述顶盘的下表面，舱体的后端框通过所述角压板定位在所述顶盘上；

所述轴向和周向定位结构还包括中盘；

还包括用于在圆周方向上定位尾翼安装框的角向定位结构，所述角向定位结构设于所述中盘上；

还包括定位部，所述底座上设有通孔，所述定位部穿过所述通

孔将舱体内部骨架的对接框定位于所述底座上；

还包括定位支耳，所述定位支耳设于所述中盘下表面的边缘；

所述角向定位结构包括角向定位块和小压板，所述角向定位块设于所述中盘的下表面，所述小压板设有所述中盘的上表面；

所述舱体内部骨架包括对接框、尾翼安装框、后端框、前上纵梁、前下左纵梁、前下右纵梁、后上纵梁、后下左纵梁和后下右纵梁。

2.根据权利要求1所述的铆接工装，其特征在于，所述上压板、所述中压板和所述下压板的数量均为2个。

3. 根据权利要求1所述的铆接工装，其特征在于，还包括用于固定所述顶盘和所述芯轴的固定部。

4.一种舱体的铆接方法，其特征在于，用于铆接变截面均匀过

渡的舱体，采用权利要求1-3任一项所述的铆接工装完成，包括如下步骤：

步骤1：将舱体的内部骨架安装到铆接工装上；

步骤2：蒙皮试装；

步骤3：铆接舱体；

步骤4：撤掉工装。

Images