制造可互换和可更换部件的方法技术

本发明专利技术公开一种制造方法和设备，由此，特定生产过程结合特定切削加工工艺从而提供一种切削加工过程成套设施，该设施能够通过在过程中的每一工序处计及公差积累和过程变异而对其进行控制。本发明专利技术特别适用的一种应用场合是制造可以组装起来以形成斜置旋翼飞机（１１）的蒙皮的各种面板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造用于组装入较大结构的组件。尤其，本专利技术涉及可互换和可更换的组件面板的制造。
技术介绍
大多数复杂的结构都是由许多较小的组件组装而成的。在设计这些复杂结构时，希望组件是可更换的和可互换的。这样，组件在结构维护期间可以按照需要在结构之间迅速和简易地予以更换和互换。为了这种应用目的，可互换的零部件定义为在功能上和实体上彼此互等、从而它们能够在结构之间互换而在性能、可靠性或维修性方面无任何降低的组件；而可更换的零部件则定义为在实体上不同的组件，因此可更换零部件的安装需要一些专门的操作，诸如，钻孔、铰孔、切削，等等，以使组件正确地配装到结构上。制造可互换和可更换的零部件存在两项主要问题(1)如果各个零部件制造得不是彼此等同，则它们不会正确地对准结构和其他组件，由此妨碍正确的安装；以及(2)如果各个零部件的公差未能被仔细保持，则公差积累将起来，而最终某一零部件将对准不当，由此妨碍正确的安装。后一问题在多个组件彼此邻接安装的结构中特别广泛地存在，诸如当组件是一些在居下框架结构上方形成蒙皮的面板时，就是这样。通常，如果某一组件受损或需要更换，那么整个结构就必须停止使用，直至该组件被更换为止。在许多情况下，更换件无法充分密切地吻合原件，而必须或是重新加工以求切合，或是根本无法使用。重新加工更换件是一个费钱而又耗时的过程，往往导致不符合原来设计技术规范的组件被安装在结构上。此外，如果每种单独组件在最初被安装到结构上以前已经经受专门的钻孔、铰孔、切削等等作业的话，实际上不可能保持每种单独组件的库存。采用可互换和可更换的零部件在飞机工业中是特别重要的。飞机飞行距离很大而往往离基地或维修设施很远。如果飞机上的某一组件，诸如机翼或机身上的某一面板，受到损坏或需要更换，则飞机必须落地，直至该组件被更换。通常，更换件必须从远处运来。这样作很花时间，并且成本很高。储存、运送和维护一批更换件这一问题在军事上尤其敏感。对于军用飞机来说，绝对必要的是，受损的组件尽可能快地被更换，使得飞机停飞时间减为最少。对于后勤来讲，只将需要的备件运送到现场。为此，极其重要的是，每一可互换和可更换的零部件如愿地切合。先前的一些实现可互换性和可更换性的方法和设备都是不成功的。一种这样的方法包括采用一些物理测量仪表和某一切削加工系列，后者与这些仪表相协调以制造和组装某些面板从而构成飞机的外部蒙皮。在此方法中，各种物理测量仪表是用以协调切削加工系列中的所有工具的控制工具。这一方法需要固定定位某些面板并装入其余一些面板。装入的这些面板切合得极好以获得各邻接面板之间的最佳间隙。一般情况下，一半的工程公差分配给零件，而另一半公差分配给生产该零件的切削加工工具。采用前述的切削加工方法，各种物理测量仪表按照工程附图予以检验，而根据这些仪表制成的各种工具本身又按照仪表予以检验。这样可导致细部切削加工符合工程要求。由细部切削加工制成的零部件然后在切削加工公差之内针对切削加工予以检查和检验，最终符合工程要求。许多这些现有技术中的设备利用碳环氧树脂粘合工具来粘合组合面板。这些碳环氧树脂粘合模具随时间劣化从而导致偏离标准的外形。这样会出现工具必须予以更换的时候，或是用重复切削加工，或是用较为持久的切削加工，往往最终决定施用金属工具。此外，发现发动机舱的各附属结构构架由于材料与粘合模具之间的热胀系数差别而偏离工程标准数值。由于这一热胀系数差别所造成的回弹，结构的外部型线不能予以适当控制。综合起来，问题是面板外形细部的变化。用于修整薄复合面板的常用过程和切削加工方法要求使用单轨手动放线工具(single rail handrouter tool)。不过，由于多数面板设计的复杂性，以及单轨手动放线器的局限性，手动放线完全不能够重复地在符合工程技术要求的零部件上实施修整。这种方法的缺点是很显著的，包括(1)控制工程偏离工程标准；(2)细部工具系列偏离控制工具；(3)接合表面(结构和面板)在组装期间无法控制；以及(4)组装装置不能固定定位关键零部件。虽然制造工艺已经具有许多改进，但仍然留有一些显著的缺点，特别是在可互换和可更换的零部件领域方面。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种制造可互换和可更换零部件的方法和设备。此目的是通过提供一种方法和设备予以实现的，由此结合专门切削加工工艺采用专门生产过程以提供一种切削加工过程成套设施，该设施能够通过在过程中每一工序处计及各种公差积累和过程变异而对它们予以控制。本专利技术具有显著的优点，包括(1)控制工具更加密切地与工程标准相协调；(2)细部工具系列不易因过度热循环而产生变形，并代表控制工具；(3)附属结构和面板的接合表面在组装期间可以进行控制；(4)关键零部件在组装期间是固定定位的；(5)采用可以非常精确地机加工零部件的数控切削加工装置，从而减少各种公差；以及(6)实现组装变异减少和补偿措施。另外一些目的，特性以及优点在以下文字说明中将清楚明了。附图说明作为本专利技术特征的新颖性将在所附各项权利要求之中进行说明。不过，本专利技术自身、优选实施方式以及另外的一些目的和优点将参照以下详细说明并结合附图得以最好的理解，附图中图1是一种斜置旋翼飞机的透视图，此机具有根据本专利技术的可互换和可更换的零部件；图2A和2B是图1的斜置旋翼飞机左侧发动机舱的局部透视图；图3是示意图，表明构成图2A和2B的发动机舱的外部蒙皮的四块面板的典型相交处；图4是本专利技术制造过程的流程图；图5是根据本专利技术的一种组装设备的示意图；图6是结合图5的组装设备使用的一种粘合模具的透视图；图7是结合图5的组装设备使用的一种机器托持装置的透视图；图8是结合图5的组装设备使用的一种机加工中心的透视图；图9是透视图，该图示出模板和面板的安装以及在钻孔之前与其相关联的间隙的查验。具体实施例方式可以理解，本专利技术可以用于广为多样的制造用途。一种特别良好地适于本专利技术的用途是制造可组装起来以形成飞机蒙皮的面板，诸如斜置旋翼飞机的机翼、机身和发动机舱。因而，虽然本专利技术将就斜置旋翼飞机发动机舱的可互换和可更换的零部件的制造和组装予以说明，但应当理解，本专利技术可以用于任何工业或制造用途，其中由于与完全可互换和可更换的零部件相结合而要求严密的相对位置公差。参照附图中的图1，其中图示一种按照本专利技术方法和设备制造的具有可互换和可更换的零部件的军用斜置旋翼飞机11。斜置旋翼机发动机舱总成15a和15b由翼件17a和17b托持，并分别枢转设置在翼件17a和17b的端部19a和19b。翼件17a和17b联接于机身20。斜置旋翼机发动机舱总成15a和15b包括发动机舱21a和21b，所述发动机舱装放发动机、传动装置和驱动旋翼螺旋桨23a和23b的螺旋桨齿轮箱。螺旋旋桨23a和23b分别设置在发动机舱21a和21b的前端25a和25b，并分别包括桨毂24a和24b以及旋翼螺旋桨叶片27a和27b。与传统的斜置旋翼飞机相同，旋翼螺旋桨23a和23b彼此相对反向转动，亦即如果在斜置旋翼飞机11处在飞机模式中时向尾部方向观看的话，旋翼螺旋桨23a反时针转动而旋翼螺旋桨23b顺时针转动。斜置旋翼机发动机舱总成15a和15b在直升机模式与飞机模式之间相对于翼件17a和17b转动，在前一模式中斜置旋翼机发动机舱总成15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有可互换组件的结构的方法，包括以下各工序：设置精确的数控组装和机加工工具（ａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｏｏｌ）；设置多个框架组件；将所有的框架组件固定定位在所述组装和机加工工具上； 设置多个零部件；将所有所述零部件固定定位在所述组装和机加工工具上；使至少一个细部模板操作联接于所述组装和机加工工具；以及使用所述细部模板同时机加工所述框架组件和所述零部件，从而生产可从一种结构互换至另一结构的 零部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔A格林，
申请(专利权)人：贝尔直升机泰克斯特龙公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]