石璐

摘 要：基于多個定位器支撐的數(shù)字化調(diào)姿工裝中，機(jī)身與定位器之間應(yīng)能夠形成球鉸連接，而機(jī)身的自身結(jié)構(gòu)中，未設(shè)置與定位器相連接的過渡裝置。因此，需要設(shè)計專用的工藝接頭實(shí)現(xiàn)機(jī)身與定位器的過渡連接。由于翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)中的機(jī)身結(jié)構(gòu)為“半硬殼式結(jié)構(gòu)”，主要由桁條、隔框、加強(qiáng)框以及外蒙皮構(gòu)成，機(jī)身剛度相對較弱，因此需要合理設(shè)計工藝接頭的機(jī)構(gòu)及其與機(jī)身的連接方式，使其能將定位器的集中載荷分散到機(jī)身上，減小機(jī)身的調(diào)姿內(nèi)力和支撐部位的變形，確保機(jī)身調(diào)姿過程的安全性。

關(guān)鍵詞：工藝接頭布局原則；工藝接頭設(shè)計

1.工藝接頭布局原則

工藝接頭的布局會影響機(jī)身的變形情況與調(diào)姿工裝的載荷分配情況，在翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)中，工藝接頭的布局選擇遵循以下原則：

（1）考慮支撐部位的剛性，機(jī)身的不同部位結(jié)構(gòu)不同，剛度差別也較大，支撐位置首先考慮加強(qiáng)框等剛度較好的位置，以避免由于機(jī)身重力產(chǎn)生的變形過大而影響調(diào)姿精度。

（2）考慮定位器的均承性，機(jī)身由多個定位器支撐，在調(diào)姿過程中期望定位器均勻承載，因此盡量將支撐點(diǎn)設(shè)置在沿機(jī)身重心對稱分布的位置上。

（3）考慮安裝的便捷性，工藝接頭的安裝位置應(yīng)便于安裝、拆卸等工作。

（4）考慮調(diào)姿穩(wěn)定性，機(jī)身入位后與定位器構(gòu)成并聯(lián)機(jī)構(gòu)后，應(yīng)能保證機(jī)身在調(diào)姿過程中的穩(wěn)定性。

（5）考慮整個調(diào)姿工裝的開敞性，翼身數(shù)字化裝配工裝結(jié)構(gòu)緊湊，零部件數(shù)量較多，部分安裝步驟需人工操作，因此支撐位置應(yīng)能保證機(jī)身在調(diào)姿過程中避免與其他工裝設(shè)備干涉，有足夠的操作空間。

2.工藝接頭設(shè)計

2.1工藝接頭結(jié)構(gòu)

為使工藝接頭易于加工、裝配，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡潔、輕便。工藝接頭主要由機(jī)身連接面板、定位器連接球頭和加強(qiáng)筋板組成。機(jī)身連接面板上設(shè)置有多個螺栓孔，螺栓孔可安裝M5或M6或M8的高強(qiáng)度抗剪螺栓。機(jī)身連接面板和螺栓孔根據(jù)機(jī)身三維模型配合制作，使機(jī)身連接面板貼合蒙皮安裝。加強(qiáng)筋板與機(jī)身連接面板之間為焊接連接，并經(jīng)過退火處理，以消除焊接應(yīng)力。定位器連接球頭與加強(qiáng)筋板之間通過六個M10螺栓相連接。加強(qiáng)筋板上設(shè)置有工藝孔和吊裝銷軸安裝孔。圖2.1為兩種工藝接頭的結(jié)構(gòu)示意圖，分別用于安裝在中機(jī)身與后機(jī)身，兩種工藝接頭的結(jié)構(gòu)類似，但機(jī)身連接面板的形狀差別較大。為使工藝接頭易于加工、裝配，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡潔、輕便。工藝接頭主要由機(jī)身連接面板、定位器連接球頭和加強(qiáng)筋板組成。

2.2工藝接頭與機(jī)身的連接方式

在飛機(jī)裝配過程中，要求工藝接頭與機(jī)身固接，其相對位置保持不變。為保證連接的可靠性同時便于工藝接頭的安裝、拆卸，采用螺栓組將工藝接頭與機(jī)身相連接，如圖2.2所示。在機(jī)身連接面板與機(jī)身的貼合面上設(shè)置有保護(hù)膠帶層，用于保護(hù)機(jī)身蒙皮并改善機(jī)身的受載狀況。機(jī)身一般由蒙皮、連接角片、隔框、桁條組成，各組件之問用鉚釘固接。通常蒙皮與桁條一起承受由于機(jī)身彎矩引起的拉壓正應(yīng)力和由剪力和扭矩作用而引起的剪切應(yīng)力，隔框連接角片用于承受來自外部的集中載荷并將集中載荷分散至蒙皮上.根據(jù)工藝接頭的安裝位置，在連接角片和蒙皮上的部分鉚釘孔用于安裝螺栓，當(dāng)機(jī)身裝配完成后，需對機(jī)身進(jìn)行補(bǔ)鉚。

2.3工藝接頭與定位器之間的連接方式

在機(jī)身調(diào)姿之前首先要完成機(jī)身的入位過程，印通過定位器各軸的進(jìn)給調(diào)整定位囂頂部入位鎖緊裝置的位置，使定位器連接球頭與入位鎖緊裝置中的球托同心并貼臺。入位鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，主要包括球頭鎖緊部件，入位測量部件及測力部件。球頭鉚緊部件主要由伺服電機(jī)、蝸輪蝸桿，轉(zhuǎn)盤.卡爪。調(diào)整螺母和光電傳感器等組成，伺服電機(jī)通過連軸器與蝸輪蝸桿相連，在蝸輪頂部固接有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤頂部沿圓周方向均布安裝有三個卡爪，卡爪底部為齒狀結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤嚙合，當(dāng)伺服電機(jī)通過連軸器和蝸桿帶動蝸輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由于轉(zhuǎn)盤與蝸輪固接，轉(zhuǎn)盤與蝸輪共同作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而驅(qū)動卡爪沿轉(zhuǎn)盤徑向移動，完成對機(jī)身工藝球頭的夾緊或放松。在卡爪尾部安裝有調(diào)整螺母，通過改變調(diào)整螺母的擰入深度可控制卡爪的行程，在卡爪上方設(shè)置有光電傳感器用于檢測卡爪的實(shí)際位置。八位測量部件中設(shè)置有四個位移傳感器，當(dāng)定位器連接球頭接觸到位移傳感器時，可通過位移傳感器的讀數(shù)計算出定位器連接球頭的實(shí)際位置與理論位置的偏差，進(jìn)而引導(dǎo)定位器的進(jìn)給，保證機(jī)身的準(zhǔn)確入位。測力部件中設(shè)置有拉壓傳感器，用于檢測定位器的承載狀況。

當(dāng)機(jī)身入位完成后，球頭鎖緊部件中的伺服電機(jī)驅(qū)動卡爪進(jìn)給，限制定位器連接球頭的位置，防止其逃選出球托；但卡爪并未鎖緊定位器連接球頭，定位器連接球頭仍可在球托內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。球托與卡爪限制了定位器連接球頭的移動自由度，但并為約束其轉(zhuǎn)動自由度，即定位墨連接球頭與球托構(gòu)成了一個球鉸連接。

結(jié)論

本文針對飛機(jī)數(shù)字化裝配工藝需求，設(shè)計了一種工藝接頭用于定位器與機(jī)身之間的過渡連接，為保證飛機(jī)裝配質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛春勻.實(shí)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2008.