一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法，基于飞机外翼翼盒的骨架和壁板为金属结构，且其实际装配工艺以骨架外形为基准，装配间隙主要分布在骨架与壁板之间的肋最大截面处，提出一种采用压紧力、基于多截面约束的装配间隙控制策略，在压紧阶段实现壁板与骨架的有效贴合；设计一种与壁板外形柔性接触的装配间隙控制装置，包括前梁支座、后梁支座、壁板压紧主体以及分段气囊，在壁板压紧主体与壁板外形接触区域布置分段气囊，通过分段气囊依次充气压紧壁板消除装配间隙；在装配间隙控制装置的多截面约束作用下壁板变形并向整体刚性较大的骨架贴合，据此将装配间隙控制的物理过程等效为壁板在截面约束作用下的变形过程。

【技术实现步骤摘要】
一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法
本专利技术涉及数字化装配制造
，特别涉及一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法。
技术介绍
飞机大部件装配过程中极易产生误差和变形，各误差源在逐级装配过程中不断传递和累积。使得典型飞机大部件“机翼翼盒”的壁板与骨架均偏离其名义外形尺寸，两者之间存在装配间隙。在飞机机翼翼盒装配中壁板与骨架对合后，需要在保证壁板与骨架尽可能贴合的情况下，采用自动化制孔设备完成大部分预连接孔的制孔和预连接操作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法，在飞机机翼翼盒装配中壁板与骨架对合后，减少壁板与骨架间的装配间隙。第一方面，本专利技术提供了一种机翼翼盒装配间隙控制装置，包括至少一个间隙控制单元，每一所述间隙控制单元包括前梁支座、后梁支座、壁板压紧主体以及多个分段气囊；所述前梁支座的一端与前梁定位工装连接，所述后梁支座的一端与后梁定位工装连接，所述壁板压紧主体两端分别与所述前梁支座和后梁支座的另一端固接，所述多个分段气囊依次固设于所述壁板压紧主体的弧形内侧，所述壁板压紧主体通过所述多个分段气囊压设于壁板外侧，通过分段气囊充气后压紧壁板消除装配间隙。进一步地，所述前梁支座和后梁支座可沿翼盒厚度方向在设置距离内移动，用于调节壁板压紧主体与壁板间的距离。进一步地，所述壁板压紧主体为一弧形压条，所述弧形压条的弧度与壁板外形的弧度一致。第二方面，本专利技术提供了一种机翼翼盒装配间隙控制方法，需提供第一方面所述的装置，所述方法包括：步骤10、将装配间隙控制过程等效为壁板与骨架连接的预连接点在壁板与骨架配合面法向自由度上相互约束的综合效应，设所述装置中的每一个间隙控制单元覆盖m个预连接点，所述预连接点处的初始装配间隙为v，其中，vm代表第m个预连接点处的装配间隙；步骤20、对名义尺寸的骨架和壁板执行有限元分析，根据影响系数法和弹性体变形连续性，计算作为装配间隙控制点的壁板过约束预连接点的影响系数矩阵C，求逆后得到对应的刚度矩阵K：其中，cij表示在第j个预连接点处施加单位力，引起的第i个预连接点处的位移，kij表示第j个预连接点处产生单位位移，需要第i个预连接点处施加的力，i,j∈[1,m]；步骤30、构建装配间隙与压紧力约束之间的映射关系模型fp＝Kv，基于所述映射关系模型，计算出每个预连接点所需的压紧力值，然后根据预连接点所需的压紧力值，确定每一分段气囊需产生的压紧力fs；步骤40、根据每一分段气囊需产生的压紧力fs和充气压力gp之间的换算公式gp＝gas(·)，得到充气压力值：gp＝gas(fp)其中，gas为将压紧力换算成充气压力的函数，该函数由气囊尺寸外形尺寸参数决定；步骤50、将每一所述间隙控制单元的分段气囊充气，直至达到所述每一分段气囊的充气压力值，实现机翼翼盒的壁板与骨架间的装配间隙控制。进一步地，所述步骤30中，根据预连接点所需的压紧力值，确定分段气囊所需产生的压紧力fs，具体包括：根据计算出来的m个预连接点的压紧力值以及相邻关系，确定分段气囊个数n及其对应覆盖的至少一个预连接点，根据每一所述分段气囊覆盖的所有预连接点的压紧力值，求取均值和波动范围，最后确定每一分段气囊需产生的压紧力fs。进一步地，所述步骤30中，确定每一分段气囊需产生的压紧力fs，具体为：选取每一分段气囊覆盖区域内所有预连接点的压紧力变化区间上限作为该分段气囊需产生的压紧力fs。进一步地，所述步骤30还包括：通过试验和有限元分析对选取的每一分段气囊的压紧力fs进一步修正。本专利技术实施例至少具有如下技术效果或优点：基于分段气囊充气压紧的机翼翼盒装配间隙控制装置及装配间隙控制方法可以实现：在采用自动化制孔设备进行预连接孔制孔时，有效抑制飞机翼盒壁板与骨架之间的层间间隙，可为飞机大部件装配间隙控制装置的设计和使用提供理论和技术支持。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术实施例装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例装置的装配间隙控制策略示意图；图3为本专利技术实施例方法的机翼翼盒装配间隙计算示意图。附图标号说明：1-间隙控制单元，2-预连接点，11-前梁支座、12-后梁支座、13-壁板压紧主体，14-分段气囊，21-前梁定位工装、22-后梁定位工装、23-壁板，24-骨架，31-装配间隙。具体实施方式本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：S1、考虑到目前以及未来一段时间内国内大型飞机外翼翼盒的骨架和壁板为金属结构，且其实际装配工艺以骨架外形为基准，装配间隙主要分布在骨架与壁板之间的肋最大截面处。提出一种采用压紧力、基于多截面约束的装配间隙控制策略，在压紧阶段实现壁板与骨架的有效贴合；S2、设计一种与壁板外形柔性接触的装配间隙控制装置：该装置包括前梁支座、后梁支座、壁板压紧主体以及分段气囊等，装置主体结构的工作面形状采用与壁板外形卡板相似的结构形式，并在其与壁板外形接触区域布置分段气囊，通过分段气囊依次充气压紧壁板消除装配间隙；S3、考虑壁板和骨架刚性差异的显著性，在装配间隙控制装置的多截面约束作用下壁板变形并向整体刚性较大的骨架贴合，据此将装配间隙控制的物理过程等效为壁板在截面约束作用下的变形过程，为便于理论分析，结合装配工艺规范，将装配间隙抑制过程等效为壁板与骨架连接的预连接点在两者配合面法向自由度上相互约束的综合效应。综上，本申请实施例提出一种机翼翼盒装配间隙控制装置和装配间隙控制方法，基于分段气囊充气压紧的原理，实现飞机机翼翼盒装配过程中壁板与骨架间的装配间隙抑制，并基于弹性力学原理求解装配间隙分段气囊压紧压力。本实施例首先提供了一种机翼翼盒装配间隙控制装置，如图1所示，包括至少一个间隙控制单元1，每一所述间隙控制单元包括前梁支座11、后梁支座12、壁板压紧主体13以及多个分段气囊14；所述前梁支座11的一端与前梁定位工装21连接，所述后梁支座12的一端与后梁定位工装22连接，所述壁板压紧主体13两端分别与所述前梁支座11和后梁支座12的另一端固接，所述多个分段气囊14依次固设于所述壁板压紧主体13的弧形内侧，所述壁板压紧主体13通过所述多个分段气囊14压设于壁板23外侧，通过分段气囊充气后压紧壁板23，消除壁板23与骨架24间的装配间隙31。在一种可能的实施方式中，所述前梁支座11和后梁支座12可沿翼盒厚度方向在设置距离内移动，用于调节壁板压紧主体13与壁板23间的距离，确保分段气囊14充气状态下，装配间隙控制装置压紧壁板23。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机翼翼盒装配间隙控制装置，其特征在于：包括至少一个间隙控制单元，每一所述间隙控制单元包括前梁支座、后梁支座、壁板压紧主体以及多个分段气囊；/n所述前梁支座的一端与前梁定位工装连接，所述后梁支座的一端与后梁定位工装连接，所述壁板压紧主体两端分别与所述前梁支座和后梁支座的另一端固接，所述多个分段气囊依次固设于所述壁板压紧主体的弧形内侧，所述壁板压紧主体通过所述多个分段气囊压设于壁板外侧，通过分段气囊充气后压紧壁板消除装配间隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种机翼翼盒装配间隙控制装置，其特征在于：包括至少一个间隙控制单元，每一所述间隙控制单元包括前梁支座、后梁支座、壁板压紧主体以及多个分段气囊；
所述前梁支座的一端与前梁定位工装连接，所述后梁支座的一端与后梁定位工装连接，所述壁板压紧主体两端分别与所述前梁支座和后梁支座的另一端固接，所述多个分段气囊依次固设于所述壁板压紧主体的弧形内侧，所述壁板压紧主体通过所述多个分段气囊压设于壁板外侧，通过分段气囊充气后压紧壁板消除装配间隙。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述前梁支座和后梁支座可沿翼盒厚度方向在设置距离内移动，用于调节壁板压紧主体与壁板间的距离。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述壁板压紧主体为一弧形压条，所述弧形压条的弧度与壁板外形的弧度一致。


4.一种机翼翼盒装配间隙控制方法，其特征在于，需提供如权利要求1-3所述的任一项装置，所述方法包括：
步骤10、将装配间隙控制过程等效为壁板与骨架连接的预连接点在壁板与骨架配合面法向自由度上相互约束的综合效应，设所述装置中的每一个间隙控制单元覆盖m个预连接点，所述预连接点处的初始装配间隙为v，



其中，vm代表第m个预连接点处的装配间隙；
步骤20、对名义尺寸的骨架和壁板执行有限元分析，根据影响系数法和弹性体变形连续性，计算作为装配间隙控制点的壁板过约束预连接点的影响系数矩阵C，求逆后得到对应的刚度矩阵K：



其中，cij表示在第j个预连接点处施加单位力，引起的第i个预连接点处的位移，kij...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅标，杨永泰，徐大伟，王盟圣，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35