CN114476117B - 基于力位耦合的盒段式机身装配工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，包括以下步骤：在墙板的耳片上设置压力传感器，将两则墙板通过多根可伸缩的撑杆连接在一起，形成临时刚性结构；将所述临时刚性结构放置在已经预设安装好的两个工装定位器之间；调整撑杆的长度，对墙板的位姿进行调整，监测压力传感器的实时检测值，直至压力传感器的检测值等于临界接触压力；此时，锁紧撑杆，使两侧墙板与工装定位器之间形成固定连接；安装各刚性支撑体后拆除各撑杆。本发明可以防止在盒段式机身装配过程中引入较大的装配应力，从而提高装配体的服役性能。

Description

基于力位耦合的盒段式机身装配工艺
技术领域
本发明涉及一种基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，属于飞机工艺装备制造技术领域。
背景技术
飞机装配是飞机制造的重要环节，保证零件与零件、零件与工装、工装与工装之间的协调，进而保证装配准确度的飞机制造协调方式是飞机制造的重要特点。
通常飞机的机身需要连接机翼和主起落架等，因此对机身的要求比较高。因为具有良好的刚度和承载性能，盒段式机身已经被广泛地应用于飞机结构中，其典型结构是包括由设置在两侧的墙板和设置两侧墙板之间的刚性支撑体组成的盒段，以及设置在盒段表面的蒙皮。盒段机身通过两侧墙板上的耳片与其他飞机结构相连接。
飞机结构在装配时需要满足几何精度要求，以符合其气动外形。据申请人了解，现有盒段装置工艺中，受限于装配开敞性的限制，为保证装配精度，通常先安装定位工装，以一侧墙板为基准，依次完成刚性支撑体、另一侧墙板和表面蒙皮的装配。但因墙板、刚性支撑体的制造误差以及定位工装在定位过程中引入的误差，往往会造成装配后耳片的位置发生偏差，无法满足后续的安装要求。
为了解决上述问题，现有技术中通过持续加大定位工装的刚度来强制调整耳片到设计安装位置，由此导致耳片产生变形，在其内部产生会较大的应力，当定位工装约束去除时，耳片就会回弹，从而在整个结构中引入较大的装配应力，影响装配体的服役性能。另一方面，提升定位工装刚度的同时，也引起了工装整体重量的提升，使得整个工装异常笨重，无法满足自动化、智能化装配的发展需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种防止在盒段式机身装配过程中引入较大的装配应力的装配工艺，从而提高装配体的服役性能。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，包括以下步骤：
步骤一、在墙板的耳片上设置压力传感器，将两侧墙板通过多根可伸缩的撑杆连接在一起，形成临时刚性结构；
步骤二、将所述临时刚性结构放置在已经预设安装好的两个工装定位器之间，完成临时刚性结构与工装定位器之间的初步定位；
步骤三、调整撑杆的长度，对墙板的位姿进行调整，监测压力传感器的实时检测值，直至压力传感器的检测值等于临界接触压力，从而确保耳片与工装定位器紧密贴合，其中所述临界接触压力为墙板与工装定位器接触，但墙板不发生变形的极限压力；此时，锁紧撑杆，使两侧墙板与工装定位器之间形成固定连接；
步骤四、安装各刚性支撑体；
步骤五、拆除各撑杆。
本发明的主要原理是在墙板的耳片上设置朝向工装定位器的压力传感器，通过对监测压力传感器的实时检测值，并对撑杆加载、卸载过程进行调控，以此来调节墙板结构的位姿，在保证盒段式机身结构几何精度的前提下，尽量减小定位耳片和工装定位器之间的载荷。通过上述改进，本发明将现有装配工艺中耳片处的局部大装配应力，疏导至墙板与刚性支撑体之间的装配应力，从而实现了装配应力在盒段式机身的均匀分配，减少了耳片回弹，因而能够提高装配体的服役性能，满足后续装配协调性要求。
本发明避免了现有工艺中通过持续加大工装刚度来强制墙板服帖，导致的构件下架-墙板回弹-装配协调性差、装配应力大等问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是墙板的结构示意图。
图2是临时刚性结构与工装定位器的初步定位示意图。
图3是安装刚性支撑体的示意图。
图4是拆除撑杆的示意图。
图5是装配好的盒段式机身示意图。
附图标记：1、墙板；2、工装定位器；3、撑杆；4、刚性支撑体；5、耳片；6、压力传感器；7、连接孔。
具体实施方式
实施例一
本实施例涉及一种基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，如图1-图5所示，包括以下步骤：
步骤一、如图1所示，在墙板1的耳片5上设置压力传感器6，将两侧墙板1通过多根可伸缩的撑杆3连接在一起，形成临时刚性结构。多根可调长度的撑杆实现待装配两墙板连接的同时，通过不同撑杆的位置的撑开距离实现两墙板位姿及其与对应工装定位器配合面的间距调节。
优选的，撑杆3可根据实际空间位置情况，布置在装配应力较为集中的区域周围，比如墙板的耳片5与工装定位器2的配合区域周围，以及刚性支撑体4与墙板1的配合区域周围，等等。
如图1-3所示，墙板1上通常设有连接孔7，耳片5（耳片属于墙板的一部分）与工装定位器2之间以及刚性支撑体4与墙板1之间通过穿过连接孔的螺栓连接。因此，进一步的，撑杆3最好布置在耳片5与工装定位器2的连接孔附近，以及刚性支撑体4与墙板1的连接孔附近。
为保证调整效果和效率，耳片关键部位的连接孔周围应布置至少两根撑杆；而刚性支撑体与墙板连接孔周围应布置至少一根撑杆。当然，在实际操作过程中，可以根据实际空间增加撑杆数量。
步骤二、如图2所示，将所述临时刚性结构放置在已经预设安装好的两个工装定位器2之间，使墙板1上的耳片5与工装定位器2的位置相对应，完成临时刚性结构与工装定位器之间的初步定位。
步骤三、调整撑杆3的长度，对墙板1的位姿进行调整，同时监测压力传感器6的实时检测值，直至压力传感器6的检测值等于临界接触压力，从而确保耳片5与工装定位器2紧密贴合，其中所述临界接触压力为墙板与工装定位器接触，但墙板不发生变形的极限压力；此时，锁紧撑杆3，使两侧墙板1与工装定位器2之间形成固定连接。
本实施例通过贴敷于墙板1与工装定位器2配合面之间的多个压力传感器6所测得的接触压力，判断两墙板是否处于目标安装位置且保证不引入过大的接触应力，避免耳片在撑杆-工装定位器的相互约束下发生变形。一方面，而因两侧工装定位器的装配面是平行状态，所以通过工装定位器与墙板之间接触应力的对比，对墙板的耳片之间的平行度进行二次验证。另一方面，通过设置临界接触压力值，判断墙板的耳片与工装定位器是否接触的同时，防止耳片与工装定位器已经接触后，撑杆仍继续向外支撑，导致墙板耳片内产生过大的应力、甚至变形。因此，若所有压力传感器所测得压力均等于临界接触压力（保证墙板与工装定位器接触且墙板不发生变形，可根据实际工况设定），则两墙板位置调整到位满足装配要求。
在此强调的是，临界接触压力可通过计算或实验获得，为现有技术，不再赘述。
步骤四、安装各刚性支撑体4。在安装刚性支撑体4时，最好根据各刚性支撑体与耳片的相对距离，按由远及近的顺序，分别安装墙板间的刚性支撑体，即如图3所示，先安装中间的刚性支撑体，再安装两侧的刚性支撑体，这样可以优先通过中间的刚性支撑体疏导墙板与刚性支撑体之间的装配应力，从而降低耳片（耳片部位是装配关键部位）处的应力。
优选的，在安装刚性支撑体时，先判断刚性支撑体与墙体配合面的状态，若存在干涉，则通过机械加工的方式，对干涉进行消除；若存在间隙，则添加垫片，对间隙进行补偿，然后再完成刚性支撑体与墙体的机械连接。
步骤五、拆除各撑杆3。在拆除撑杆3时，优选的，根据各撑杆与耳片的相对距离，按由远及近的顺序，依次拆除各撑杆，即如图4所示，先拆除中间的撑杆，再拆除两侧的撑杆，逐渐卸除撑杆载荷，形成如图5所示的刚性盒体，实现了原装配工艺所导致的耳片附近的过大装配应力疏导和再分布，提高了装配质量。

Claims (7)

1.一种基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，包括以下步骤：
步骤一、在墙板的耳片上设置压力传感器，将两侧墙板通过多根可伸缩的撑杆连接在一起，形成临时刚性结构；
步骤二、将所述临时刚性结构放置在已经预设安装好的两个工装定位器之间，完成临时刚性结构与工装定位器之间的初步定位；
步骤三、调整撑杆的长度，对墙板的位姿进行调整，监测压力传感器的实时检测值，直至压力传感器的检测值等于临界接触压力，从而确保耳片与工装定位器紧密贴合，其中所述临界接触压力为墙板与工装定位器接触，但墙板不发生变形的极限压力；此时，锁紧撑杆，使两侧墙板与工装定位器之间形成固定连接；
步骤四、安装各刚性支撑体；
步骤五、拆除各撑杆。
2.根据权利要求1所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：步骤四中，根据各刚性支撑体与耳片的相对距离，按由远及近的顺序，分别安装墙板间的刚性支撑体。
3.根据权利要求2所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：步骤四中，在安装刚性支撑体时，先判断刚性支撑体与墙体配合面的状态，若存在干涉，则通过机械加工的方式，对干涉进行消除；若存在间隙，则添加垫片，对间隙进行补偿；然后再完成刚性支撑体与墙体的机械连接。
4.根据权利要求1所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：步骤五中，根据各撑杆与耳片的相对距离，按由远及近的顺序，依次拆除各撑杆。
5.根据权利要求1-4之任一项所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：所述撑杆设置在耳片与工装定位器的配合区域周围，以及刚性支撑体与墙板的配合区域周围。
6.根据权利要求1-4之任一项所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：所述撑杆布置在墙板上预设的连接孔附近，所述连接孔用于通过螺栓连接耳片和工装定位器，以及用于连接墙板和刚性支撑体。
7.根据权利要求6所述的基于力位耦合的盒段式机身装配工艺，其特征在于：所述耳片处的每个连接孔附近设有至少两根撑杆。
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