CN117445092A - 一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机装配技术领域，公开了一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置及方法，所述装置为包含至少两个角片定位单元的成品钻模，所述至少两个角片定位单元分布在成品钻模的两侧；角片定位单元由两个连接螺栓、钻套、压板组成；所述钻套设置在成品钻模耳片表面上，角片安装在压板上，压板通过两个连接螺栓固定连接在成品钻模耳片上,既能避免因零件宽度收口带来的应力装配和错孔量，也能避免修配角片与金属梁贴合面的壁厚带来的强度减弱，同时也提高了效率。

Description

一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置及方法

技术领域

本发明属于飞机装配技术领域，尤其涉及一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，复合材料制件在飞机整机结构中的占比越来越大。飞机复合材料结构件一般采用成型、胶接等热工艺方法进行制造，随后进行手工或半自动装配工作。由于在成型及胶接过程中，各胶接零部件经过热工艺历程，会产生不同程度的变形，如零件的翘曲、扭转以及宽度等尺寸的收口变小等。这种变形给后续的复合材料结构件手工装配带来极大的难度。尤其是在宽度收口变形的零件中，通过定位工装将角片定位在零件的宽度两侧缘条上时，因宽度收口而无法放置到位。这种情况下，或应力装配，或需要对角片进行壁厚修锉，但这两种方式都会对角片或零件的结构强度产生不利影响。

如图1所示，复合材料蒙皮与金属梁通过胶膜或胶粘剂粘接并高温固化后连接在一起，形成整体胶接件，固化完成后的胶接件沿金属梁的宽度方向存在收口变形，即金属梁内部宽度尺寸变小。为达到能够在宽度收口的金属梁内部两侧缘条上安装一组角片(已按照角片设计图样或数模加工出与成品连接的终孔，角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔不制出(后续安装时配制))，该组角片用以固定成品(图1中以成品钻模来表示)。

目前的角片安装方式为，首先将一组角片在成品钻模上连接并确定角片或成品钻模在金属梁内部的安装位置后，通过施加压紧力将成品钻模放入金属梁内部，并在保持压紧的状态下，制出角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔并安装紧固件，实现角片的连接，然后撤下压紧力并将成品钻模与角片分离。当在金属梁内部安装正式的成品或重新连接成品钻模复检时，成品或成品钻模上的连接孔与角片孔之间势必会出现错孔，错孔量一般为金属梁宽度收口尺寸的1/2。不同错孔量对连接角片与成品的紧固件安装影响不同，当错孔量达到0.1mm时，就可能导致紧固件无法安装或带应力安装，从而对结构或连接强度产生不利影响。

另外一种角片安装方式是，为减小直接安装角片带来的应力装配和错孔量较大的问题，可在将该组角片在成品钻模上安装后，不断在金属梁内部试装、修配角片侧面(即与金属梁的贴合面)，从而减少应力装配程度或避免应力装配。但该种方式会因修配角片侧面导致角片侧面壁厚变薄，进而影响角片连接强度；另外当角片侧面壁厚本身就薄时，允许的壁厚修配量较小，对改进错孔量效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应零件宽度收口变形的角片引孔装置和方法，既能避免因零件宽度收口带来的应力装配和错孔量，也能避免修配角片与金属梁贴合面的壁厚带来的强度减弱，同时也提高了效率。

本发明采用如下技术方案予以实现。

一方面，本发明提供一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，角片上未制孔，所述装置为包含至少两个角片定位单元的成品钻模，所述至少两个角片定位单元分布在成品钻模的两侧；

角片定位单元由两个连接螺栓3、钻套4、压板6组成；

所述钻套4设置在成品钻模耳片表面上，角片安装在压板6上，压板6通过两个连接螺栓3固定连接在成品钻模耳片上。

进一步的，

压板6两端靠近角片的位置分别设置凸台；用于对角片安装位置进行左右限位。

进一步的，

压板6与角片内部接触面之间存在预设宽度的间隙，该间隙能够为金属梁因收口导致的内部缘条向中间挤压角片预留一定的角片移动空间。

进一步的，

压板6上与钻套4对应的位置设置让位孔，防止向角片上引孔时钻头与压板干涉。

另一方面，本发明还提供一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，所述方法应用于如第一方面所述的装置，所述方法包括：

S1，将至少两个角片在成品钻模宽度方向上依次定位放置；

S2，将角片夹持在成品钻模耳片与压板之间，并使用压板两侧的连接螺栓进行初步压紧，以便在金属梁内能根据金属梁的两侧缘条型面调整角片的位置；

S3，将含有角片的成品钻模在金属梁内部按照预设安装位置放置；

S4，将角片两侧的连接螺栓拧紧，使成品钻模耳片与压板将角片压紧，确保角片定位牢固、无晃动、且与金属梁缘条之间的位置符合图样要求；

S5，按照成品钻模耳片上的钻套孔，向角片上钻与成品的连接孔；

S6，根据角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔位信息，从复材蒙皮表面向金属梁及角片制与复材蒙皮和金属梁的连接孔。

进一步的，

S6之后，所述方法还包括：

S7，将成品钻模从金属梁内取出，并对角片进行分解去毛刺。

进一步的，

S7具体为：

S71，将成品钻模从金属梁内取出，并将角片定位单元中除钻套之外的结构进行分解；

S72，对角片上的连接孔表面去毛刺；

S73，采用紧固件将金属梁与角片进行连接。

进一步的，

S72之后且在S73之前，所述方法还包括：

以与成品的连接孔为基准在角片上安装托板自锁螺母；

使用螺栓将成品钻模与角片连接，并通过托板自锁螺母进行紧固；

将成品钻模放入金属梁内并对准与金属梁及复材蒙皮的连接孔。

本发明采用了由工艺角片(与数模设计角片相比，不制出连接孔)、成品钻模、压板、连接螺栓、钻套等组成的自适应变形零件宽度收口的角片引孔装置和方法，解决了在成型、胶接等零件宽度尺寸收口的情况下，需应力安装角片及因角片连接孔错孔而无法安装连接成品的难题，提高了效率和准确度，同时也避免了现有工艺方法安装角片对结构强度产生的不利影响。

附图说明

图1为现有成品钻模与金属梁的连接示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置中角片定位单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的角片定位单元中压板的结构示意图；

其中，1-成品钻模，2-金属梁，3-连接螺栓，4-钻套，5-角片，6-压板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。

本发明实施例提供一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，如图2和图3所示，角片上未制孔，所述装置为包含至少两个角片定位单元的成品钻模，所述至少两个角片定位单元分布在成品钻模的两侧；

角片定位单元由两个连接螺栓3、钻套4、压板6组成；

所述钻套4设置在成品钻模耳片表面上，角片安装在压板6上，压板6通过两个连接螺栓3固定连接在成品钻模耳片上。

压板6两端靠近角片的位置分别设置凸台；用于对角片安装位置进行左右限位。

压板6与角片内部接触面之间存在预设宽度的间隙，该间隙能够为金属梁因收口导致的内部缘条向中间挤压角片预留一定的角片移动空间。

压板6上与钻套4对应的位置设置让位孔，防止向角片上引孔时钻头与压板干涉。

本发明实施例还提供一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，其步骤为：

(1)提前编制角片制造技术协议或制造交接单，将角片与成品连接的孔、角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔均不制出，后续进行配孔，并投产。

(2)将一组角片在成品钻模上依次定位放置，如图2所示。

(3)将角片按照安装状态夹持在成品钻模耳片与压板之间，并使用两侧的连接螺栓进行初步压紧，以便在金属梁内能根据金属梁的两侧缘条型面调整角片的位置。

(4)将成品钻模(含已在成品钻模上初步压紧的角片)在金属梁内部按照安装位置放置。

(5)将成品钻模耳片两侧的螺栓拧紧，使成品钻模耳片与压板将角片压紧，确保角片定位牢固、无晃动、且与金属梁缘条之间的位置符合图样要求。

(6)按照成品钻模耳片上的钻套孔，向角片上引钻与成品的连接孔。

(7)根据技术图样或数模上的角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔位信息，从复材蒙皮表面向金属梁及角片制连接孔，并分解去毛刺后安装紧固件。

具体的，

(1)本发明所涉及装置序号1(成品钻模)，既能对角片的安装起到定位作用，又能对角片与成品的连接孔起到钻模制孔作用，同时还可以用于角片安装后的位置复测。

(2)本发明所涉及装置序号6(压板)在定位角片放置位置的两侧各设置一处定位凸台，如图4所示，用于将角片在成品钻模耳片的中间位置进行定位。当设计图样或数模中，角片与成品钻模耳片不对称时，可对压板上的定位凸台进行调整，以适应不同的应用场景。

(3)本发明所涉及装置序号3(连接螺栓)，通过拧紧连接螺栓，可使压板与成品钻模耳片之间的距离逐步减小，从而将角片与成品钻模耳片下表面贴合压紧，实现角片在图3所示上下方向上的定位。

(4)本发明所涉及装置序号1(成品钻模)，压板与角片内部接触面之间存在1mm的间隙(间隙值根据复材蒙皮及金属梁胶接后，金属梁内部宽度方向收口的尺寸值确定)，该间隙能够为金属梁因收口导致的内部缘条向中间挤压角片预留一定的角片移动空间。

(5)本发明所涉及装置序号1(成品钻模)上设置有序号4(钻套)，可对定位后的角片进行制孔，同时在序号4(钻套)正下方的序号6(压板)对应位置设计出避让孔，防止向角片上引孔时钻头与压板干涉。因复材蒙皮与金属梁胶接后的宽度收口尺寸一般较小，利用序号4(钻套)配制出的角片与成品连接孔与理论连接孔位偏差在公差范围内，因此对结构、强度无影响。

实施例，某一玻璃纤维复合材料蒙皮与钛合金梁，在胶接固化后，钛合金梁内部两侧缘条宽度方向收口约1mm。使用原工艺方法安装角片(角片上已制出与成品连接孔终孔)时，在不修配壁厚的情况下，角片连接孔与成品连接孔错孔约0.5mm，导致成品连接螺栓无法安装。当辅助使用修配角片壁厚的方法时，由于角片最小壁厚为1.3mm，修配余量很小，最终修配后的角片连接孔与成品连接孔错孔约0.3mm，仍然影响成品连接螺栓的安装。使用本装置和方法后，减少了角片壁厚修配的时间；同时在产品交付客户后，为客户安装成品时避免了错孔带来的操作不便或无法安装的难题。

本发明采用了由工艺角片(与数模设计角片相比，不制出连接孔)、成品钻模、压板、连接螺栓、钻套等组成的自适应变形零件宽度收口的角片引孔装置和方法，解决了在成型、胶接等零件宽度尺寸收口的情况下，需应力安装角片及因角片连接孔错孔而无法安装连接成品的难题，提高了效率和准确度，同时也避免了现有工艺方法安装角片对结构强度产生的不利影响。

Claims (8)

1.一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，其特征在于，角片上未制孔，所述装置为包含至少两个角片定位单元的成品钻模，所述至少两个角片定位单元分布在成品钻模的两侧；

角片定位单元由两个连接螺栓3、钻套4、压板6组成；

所述钻套4设置在成品钻模耳片表面上，角片安装在压板6上，压板6通过两个连接螺栓3固定连接在成品钻模耳片上。

2.根据权利要求1所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，其特征在于，压板6两端靠近角片的位置分别设置凸台。

3.根据权利要求1所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，其特征在于，压板6与角片内部接触面之间存在预设宽度的间隙。

4.根据权利要求1所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔装置，其特征在于，压板6上与钻套4对应的位置设置让位孔。

5.一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-4中任一项所述的装置，所述方法包括：

S1，将至少两个角片在成品钻模宽度方向上依次定位放置；

S2，将角片夹持在成品钻模耳片与压板之间，并使用压板两侧的连接螺栓进行初步压紧；

S3，将含有角片的成品钻模在金属梁内部按照预设安装位置放置；

S4，将角片两侧的连接螺栓拧紧，使成品钻模耳片与压板将角片压紧；

S5，按照成品钻模耳片上的钻套孔，向角片上钻与成品的连接孔；

S6，根据角片与金属梁及复材蒙皮的连接孔位信息，从复材蒙皮表面向金属梁及角片制与复材蒙皮和金属梁的连接孔。

6.根据权利要求5所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，其特征在于，S6之后，所述方法还包括：

S7，将成品钻模从金属梁内取出，并对角片进行分解去毛刺。

7.根据权利要求6所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，其特征在于，S7具体为：

S71，将成品钻模从金属梁内取出，并将角片定位单元中除钻套之外的结构进行分解；

S72，对角片上的连接孔表面去毛刺；

S73，采用紧固件将金属梁与角片进行连接。

8.根据权利要求6所述的一种自适应零件宽度方向收口变形的角片引孔方法，其特征在于，S72之后且在S73之前，所述方法还包括：

以与成品的连接孔为基准在角片上安装托板自锁螺母；

使用螺栓将成品钻模与角片连接，并通过托板自锁螺母进行紧固；

将成品钻模放入金属梁内并对准与金属梁及复材蒙皮的连接孔。