CN114160832A - 一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直升机领域，涉及一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置及方法。该方法包括：n个L形钻模、一个钻模组合、n+1个支座、支撑滑轨；钻模组合包括一个L形的定位板和一个片状钻模；支撑滑轨上沿长度方向依次通过支座将L形钻模的长端、定位板的长端在自身下端面；L形钻模的短面指向下，定位板的短面指向上；L形钻模的长面和定位板的长面都开设有两个销孔，销孔分别处于支撑滑轨两侧，L形钻模的短面与片状钻模固连；L形钻模的下表面和钻模组合的下表面与轴承支座组件贴合；片状钻模与第1个轴承支座组件的一个端面紧贴紧固，L形钻模的短面与轴承支座组件的一个端面紧贴紧固；定位销穿过支座以及销孔通入下面的轴承支座组件的定位孔，并固连。

Description

一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置及方法

技术领域

本发明属于直升机领域，涉及一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置及方法。

背景技术

铰链又称合页，主要是用来连接两个固定零件并允许二者之间做相对转动的机械装置，在航空领域应用广泛：如飞机舱门、活动整流罩、折叠机翼、舵面调整片机构等结构设计中均有应用。

如图1所示，为提升产品制造及外观质量，基于数字化设计与制造技术已完成某系列直升机尾涵道3与尾梁整流罩1整体优化改进；尾梁整流罩1因结构较长(约2100mm)，无法使用单一铰链装配及转动，因此在结构设计时选用三个独立的常用普通铰链7进行安装固定。

在尾梁整流罩1装配完成后，发现仍存在绕铰链7转动时卡滞，结构间摩擦力矩大故障，铰链轴偏差在Φ2～4mm之间，导致长时间使用后结构变形无法闭合等诸多问题。

经分析原因为安装定位时缺少保证多铰链安装同轴精度的有效方法，导致多铰链安装不同轴，造成转动卡滞、结构间摩擦力矩大。

公开号CN204504294U实用新型专利《合页钻孔夹具》，设计了一种合页钻孔夹具，目的是解决在单个较长合页上钻深长孔的孔直线度、同轴度以及尺寸精度；对多铰链结构不适用。

公开号CN101748947B的发明专利《一种汽车车门铰链》，该专利设计了一种汽车车门铰链，通过铰链上可转动的转动件来校准上、下两个铰链的同轴度；该发明新式铰链结构精妙，在航空领域同样有借鉴作用，但经核查发现保证同轴精度的能力不高，且铰链超出两个后适应性差。

公开号CN107838606A的中国发明专利《一种直升机传动轴安装同轴度数字化模拟优化方法》基于数字化模拟方法进行尾传动轴安装时各个相邻轴轴心同轴度，提高安装准确度；该发明使用数字化模拟方法精度高，但并非铰链结构的同轴度保证方面。

发明内容

发明目的：设计一种有效解决多铰链结构安装保证同轴度的有效方法和装置，从而彻底解决直升机尾梁整流罩结构安装时三个铰链不同轴、结构间摩擦力矩大、转动卡滞及长时间使用变形无法闭合等一系列问题，达到创优质产品让用户满意的最终目的。

技术方案：

一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置，包括：n个L形钻模、一个钻模组合、n+1个支座、支撑滑轨；钻模组合包括一个L形的定位板和一个片状钻模；

支撑滑轨上沿长度方向依次通过支座将L形钻模的长端、定位板的长端在自身下端面；L形钻模的短面指向下，定位板的短面指向上；L形钻模的长面和定位板的长面都开设有两个销孔，销孔分别处于支撑滑轨两侧，L形钻模的短面与片状钻模固连；L形钻模的下表面和钻模组合的下表面与轴承支座组件贴合；片状钻模与第1个轴承支座组件的一个端面紧贴紧固，L形钻模的短面与轴承支座组件的一个端面紧贴紧固；定位销穿过支座以及销孔通入下面的轴承支座组件的定位孔，并固连；

当第1个轴承支座组件与钻模组合固连，最后一个轴承支座组件与第n个 L形钻模固连之后，通过其他L形钻模的位置就能确定中间n-1个轴承支座组件的位置。

该装置还包括：底部垫片；

底部垫片设置在L形钻模的长端的下端面。

该装置还包括：调整板；

调整板安装在L形钻模的短面与片状钻模之间。

片状钻模下端设置有一组安装孔；片状钻模和轴承支座组件通过穿过安装孔的紧固件固连。

涵道为复合材料二次胶接结构，L形的定位板的短端顶部设置有长形孔；调整板内镶嵌衬套，通过湾柄插销、定位螺栓进行L形钻模的固定，最终与L 形的定位板通过沉头螺钉连接形成整体。

支撑滑轨提供安装和可调轨道，与T型螺母块配套使用时，可小范围的调整航向方向定位，从而解决因尾梁和涵道成型及装配后存在变形。

一种多铰链结构安装保证同轴精度的方法，包括：

(1)首先将多组轴承支座组件安装到尾梁及涵道上；

(2)通过原有型号轴承支座铣切工装，对多组轴承支座组件上平面进行铣切，保证上平面理论位置；

(3)使用工艺销钉预装连接片，连接片位置按图样画线装配；

(4)将多铰链结构安装保证同轴精度的装置架设到多组轴承支座组件上，通过同轴度保证装置进行轴承支座组件上连接片上的螺栓孔钻制；

(5)拆卸该装置后，将连接片拆下并在螺栓孔处连接两个螺接用托板螺母，后将连接片与轴承支座组件通过铆钉正式铆接；

(6)尾梁整理罩依据图样中与尾梁、涵道理论间隙要求切割下边缘后，使用铆钉进行铰链与尾梁整理罩的铆接安装；

(7)将最终完成铆接装配的尾梁整理罩，使用螺栓连接到多个轴承支座组件上。

该装置的公差在Φ0.5mm以内。

有益效果：本发明上述优点能彻底解决直升机尾梁整流罩结构安装时三个铰链不同轴、结构间摩擦力矩大、转动卡滞及长时间使用变形无法闭合等一系列问题，达到创优质产品让用户满意的最终目的。

同时本发明阐述的是一种多铰链结构安装保证同轴度的方法原理，基于本专利进行改进改型设计后可适配各种多铰链结构装配。

附图说明

图1为尾梁整流罩安装结构示意图。

图2为单个铰链连接细节图。

图3为连接片铆接托板螺母示意图。

图4为铰链轴测图。

图5为铰链轴线数字化创建过程图1。

图6为铰链轴线数字化创建过程图2。

图7为同轴度保证装置示意图。

图8为同轴度保证装置5号钻模剖切图。

图9为5#钻模处细节图。

具体实施方式

本发明是设计一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置及方法，涉及的技术方案主要包括三个方面：

一方面，本发明基于数字化设计技术中逆向工程技术、三维建模技术等创建理论轴线、理论模型三维电子样机：以数字化设计手段保证理论铰链轴线和铰链位置的同轴度。

(1)基于数字化逆向工程技术创建并优化直升机尾部理论外形：如图1 所示，包括尾梁整流罩1、尾梁2、涵道3；并基于理论外形及图样创建尾部结构三维电子样机。

(2)如图2-4所示，根据3#轴承支座组件4、4#轴承支座组件5、5#轴承支座组件6理论位置创建优化后三维模型并在电子样机中装配。

(3)如图5-6所示，“两点之间一条直线”原理在电子样机中创建铰链轴线L4理论位置：通过创建点A及点B后，连接A/B两点，即为理论铰链轴线位置。

(4)铰链轴线L4创建完成后，在电子样机中进行三个轴承支座组件位置处的铰链7模拟安装定位。

(5)依据铰链7上的螺栓孔12，在各个轴承支座组件上的连接片8创建同等位置、同等大小的螺栓孔；

(6)完成电子样机的所有装配工作后，根据CATIA运动仿真模块进行尾梁整流罩1的模拟转动——可有效翻转无干涉，则铰链7理论位置创建合理。

一方面，本发明基于上述创建的三维电子样机进行多铰链结构安装保证同轴精度的装置的设计：设计多铰链结构安装保证同轴精度的装置，取代传统人工装配，有效降低人工装配误差，提高制造精度。

多铰链结构安装保证同轴精度的装置主部件由3#钻模14、4#钻模15、5# 钻模16、支座17、支撑滑轨18、底部垫片19、调整板23、5#定位板24组成；结构之间通过沉头螺钉26连接为一整体。

底部垫片19与轴承支座组件上端面直接接触，主要是保证装置平面度和为装置制造成型后提供平面度测量基准，平面度要求0.1。

支撑滑轨18提供安装和轨道，与T型螺母块28配套使用时，可在小范围的调整航向方向定位，从而解决因尾梁和涵道成型及装配后存在变形；支座17 用于固定各部件与支撑滑轨18形成整体。

3#钻模14、4#钻模15、5#钻模16用于最终连接片8上螺栓孔钻制，其上镶嵌有钻套25；三者钻孔侧端面安装有平面度要求为0.2，用于保证钻孔同轴精度。

因涵道为复合材料二次胶接结构，结构成型后航向尺寸无法有效保证，仅靠T型螺母块28的调整量不足以满足安装定位要求，为此专门在5#轴承支座组件6位置保障性设计：5#钻模16上设计长形孔，利于结构位置调整，同时调整板23内镶嵌衬套29，通过湾柄插销21、定位螺栓22进行5#钻模16的固定，最终与5#定位板24通过沉头螺钉26连接形成整体。

后期同轴度保证装置在直升机上定位完成后，通过航左定位插销20、航右定位插销27进行锁紧固定。

一方面，本发明设计一种最优化的装配工艺方案，最终有效保证尾梁整流罩1的装配工作，同时可从根本上解决三个铰链不同轴、结构间摩擦力矩大、转动卡滞及长时间使用变形无法闭合等问题。

(1)首先将3组轴承支座组件安装到尾梁2及涵道3上。

(2)通过原有型号轴承支座铣切工装，对3个轴承支座组件上平面进行铣切，保证上平面理论位置。

(3)使用工艺销钉预装连接片8，连接片位置按图样画线装配，本方案连接片的理论位置有所偏差并不会影响铰链7同轴度。

(4)如图7所示将同轴度保证装置架设到3个轴承支座组件上，通过同轴度保证装置进行轴承支座组件上连接片8上的螺栓孔钻制。

(5)拆卸同轴度保证装置后，将连接片8拆下并在螺栓孔处连接两个螺接用托板螺母11，后将连接片8与轴承支座组件通过铆钉10正式铆接。

(6)尾梁整理罩1依据图样中与尾梁2、涵道3理论间隙要求切割下边缘后，使用铆钉10进行铰链7与尾梁整理罩1的铆接安装。

(7)将最终完成铆接装配的尾梁整理罩1，使用螺栓9连接到3个轴承支座组件上。

如图1所示，尾梁整流罩1通过三个普通铰链7与位于尾梁组件2上的3# 轴承支座组件4、4#轴承支座组件5及涵道组件3上的5#轴承支座6组件安装，绕铰链7转动达到开闭效果。

优先的，基于数字化设计技术，进行理论轴线及三维电子样机的创建工作：以数字化设计手段保证理论铰链轴线和铰链位置的准确度。

(1)基于数字化逆向工程技术创建直升机尾部理论外形：包括尾梁整流罩 1、尾梁2、涵道3；并基于理论外形及图样创建尾部结构三维电子样机。

(2)根据3#轴承支座组件4、4#轴承支座组件5、5#轴承支座组件6理论位置及实际尺寸创建模型并在电子样机中装配，安装定位面为3#轴承支座定位面L1,4#轴承支座定位面L2，5#轴承支座定位面L3。

(3)“两点之间一条直线”原理在电子样机中创建铰链轴线L4理论位置；如图5、6所示：通过创建3#轴承支座组件4位置处的点A及5#轴承支座组件 6位置处的点B后，连接A/B两点，即为理论铰链轴线位置。

X尺寸：是铰链7自身轴线13与尾梁整流罩1边界实际距离；

Y尺寸：是为保证铰链7不与尾梁组件2及涵道组件3干涉，同时尾梁整流罩1能有效转动的计算尺寸。

(4)铰链轴线L4创建完成后，进行三个轴承支座组件位置处的铰链7模拟安装定位：通过单个铰链自身轴线13与L4轴线相合。

(5)依据铰链7上的螺栓孔12，在各个轴承支座组件上的连接片8创建同等位置、同等大小的螺栓孔；

(6)完成数字化模型电子样机的所有装配工作后，根据CATIA运动仿真模块进行尾梁整流罩1的模拟转动——可有效翻转无干涉，则铰链7理论位置创建合理无偏差。

进一步的，基于上述电子样机及理论轴线进行同轴度保证装置的设计：设计同轴度保证装置，取代传统人工装配，有效降低人工装配误差，提高制造精度。

(1)同轴度保证装置细节视图见图7-9：主部件由3#钻模14、4#钻模15、 5#钻模16、支座17、支撑滑轨18、底部垫片19、调整板23、5#定位板24组成；结构之间通过沉头螺钉26连接为一整体。

(2)底部垫片19与轴承支座组件上端面直接接触，是保证同轴度保证装置的重要部件，主要是为同轴度保证装置制造成型后提供平面度测量基准，平面度要求0.1。

(3)支撑滑轨18提供安装和可调轨道，与T型螺母块28配套使用时，可小范围的调整航向方向定位，从而解决因尾梁和涵道成型及装配后存在变形；支座17用于固定各部件与支撑滑轨18形成整体。

(4)3#钻模14、4#钻模15、5#钻模16用于最终在连接片8上螺栓孔钻制，其上镶嵌有钻套25；3#钻模14、4#钻模15、5#钻模16侧端面安装时有平面度要求—0.2，用于保证钻孔同轴精度。

(5)因涵道为复合材料二次胶接结构，结构成型后航向尺寸无法有效保证，仅靠T型螺母块28的调整量不足以满足安装定位要求，为此专门在5#轴承支座组件6位置进行保障性设计：在5#钻模16上设计长形孔，利于结构位置调整；同时在调整板23内镶嵌衬套29，通过沉头螺钉26与5#定位板24连接形成整体，最后通过湾柄插销21、定位螺栓22进行5#钻模16的固定。

(6)当同轴度保证装置在直升机上定位完成后，通过航左定位插销20、航右定位插销27进行锁紧固定

进一步的，本发明设计一种最优化的装配工艺方案，有效保证尾梁整流罩 1的装配同时，从制造根本上解决三个铰链不同轴、结构间摩擦力矩大、转动卡滞及长时间使用变形无法闭合等问题。

(1)首先将3#轴承支座组件4、4#轴承支座组件5、5#轴承支座组件6安装到尾梁2及涵道3上。

(2)通过原有型号轴承支座铣切工装，对3#轴承支座组件4、4#轴承支座组件5、5#轴承支座组件6上平面进行铣切，保证上平面理论位置。

(3)使用工艺销钉预装连接片8，连接片位置按图样画线装配，本方案连接片的理论位置有所偏差并不会影响铰链7同轴度。

(4)如图7所示将同轴度保证装置架设到3个轴承支座组件上，通过同轴度保证装置进行3#轴承支座组件4、4#轴承支座组件5、5#轴承支座组件6上连接片8上的两个用于连接铰链的螺栓孔的钻制。

(5)拆卸同轴度钻孔保证装置后，将连接片8拆下并在螺栓孔处连接两个螺接用托板螺母11，后将连接片8与轴承支座组件通过铆钉10正式铆接。

(6)尾梁整理罩1依据与尾梁2、涵道3理论间隙要求切割下边缘后，使用铆钉10进行铰链7与尾梁整理罩1的铆接安装。

(7)将最终完成铆接装配的尾梁整理罩1，使用螺栓9连接到3个轴承支座组件上。

实施例一：AC312E型机尾梁整理罩结构装配

基于直升机G检时，尾梁整流罩发生的转动卡滞、长时间使用后变形无法有效闭合等问题，结合最新质量仿真，同时民用直升机对产品质量、外观的高要求，AC312E型机设计制造要求从根本上解决尾梁整流罩安装多项质量问题。

现通过上述“一种多铰链结构安装保证同轴精度的方法和装置”发明，提出基于数字化工程技术创建理论电子样机的/理论铰链轴线的思路，据此设计同轴度保证装置取代人工比试安装，并改进改良装配工艺方案，从设计源头提升同轴精度。

目前本发明已经在AC312E型机多架机上实施，效果良好，尾梁整理罩整体转动轻便，无卡滞现象。

Claims (8)

1.一种多铰链结构安装保证同轴精度的装置，其特征在于，包括：n个L形钻模、一个钻模组合、n+1个支座(17)、支撑滑轨(18)；钻模组合包括一个L形的定位板(24)和一个片状钻模；

支撑滑轨(18)上沿长度方向依次通过支座(17)将L形钻模的长端、定位板(24)的长端在自身下端面；L形钻模的短面指向下，定位板(24)的短面指向上；L形钻模的长面和定位板(24)的长面都开设有两个销孔，销孔分别处于支撑滑轨(18)两侧，L形钻模的短面与片状钻模固连；L形钻模的下表面和钻模组合的下表面与轴承支座组件贴合；片状钻模与第1个轴承支座组件的一个端面紧贴紧固，L形钻模的短面与轴承支座组件的一个端面紧贴紧固；定位销穿过支座以及销孔通入下面的轴承支座组件的定位孔，并固连；

当第1个轴承支座组件与钻模组合固连，最后一个轴承支座组件与第n个L形钻模固连之后，通过其他L形钻模的位置就能确定中间n-1个轴承支座组件的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：底部垫片(19)；

底部垫片(19)设置在L形钻模的长端的下端面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：调整板(23)；

调整板(23)安装在L形钻模的短面与片状钻模之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，片状钻模下端设置有一组安装孔；片状钻模和轴承支座组件通过穿过安装孔的紧固件固连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，涵道为复合材料二次胶接结构，L形的定位板(24)的短端顶部设置有长形孔；调整板(23)内镶嵌衬套(29)，通过湾柄插销(21)、定位螺栓(22)进行L形钻模(16)的固定，最终与L形的定位板(24)通过沉头螺钉(26)连接形成整体。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，支撑滑轨提供安装和可调轨道，与T型螺母块配套使用时，可小范围的调整航向方向定位，从而解决因尾梁和涵道成型及装配后存在变形。

7.一种多铰链结构安装保证同轴精度的方法，其特征在于，包括：

(1)首先将多组轴承支座组件安装到尾梁及涵道上；

(2)通过原有型号轴承支座铣切工装，对多组轴承支座组件上平面进行铣切，保证上平面理论位置；

(3)使用工艺销钉预装连接片，连接片位置按图样画线装配；

(4)将多铰链结构安装保证同轴精度的装置架设到多组轴承支座组件上，通过同轴度保证装置进行轴承支座组件上连接片上的螺栓孔钻制；

(5)拆卸该装置后，将连接片拆下并在螺栓孔处连接两个螺接用托板螺母，后将连接片与轴承支座组件通过铆钉正式铆接；

(6)尾梁整理罩依据图样中与尾梁、涵道理论间隙要求切割下边缘后，使用铆钉进行铰链与尾梁整理罩的铆接安装；

(7)将最终完成铆接装配的尾梁整理罩，使用螺栓连接到多个轴承支座组件上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该装置的公差在Φ0.5mm以内。

Images