专利名称：用于组装飞机的抗扭盒结构的方法和装置的制作方法
用于组装飞机的抗扭盒结构的方法和装置
发明目的
如本说明书的标题所述，本发明的目的是提供一种用于航空用途的抗扭盒型结构 的组装方法，以确保蒙皮的空气动力外表面内一定的最小尺寸公差，简化组装方法并消除 不必要的组装操作。技术领域
如前一部分所述，本发明应用于航空业、飞机结构特别是抗扭盒型结构的技术领 域中。
本发明涉及其组装方法的抗扭盒型结构，简称为抗扭盒，是飞机结构技术领域中 公知的结构。因此，抗扭盒目前构成飞机中机翼和水平尾翼中的主要结构元件。
抗扭盒基本上被定义为由以下各部分组成的结构一些加强杆，通常都是直的，纵 向设置在结构内；横跨加强杆设置并与其相连的一些加强肋；以及围绕加强杆和加强肋覆 盖结构并与加强杆和加强肋相连的蒙皮。
加强杆主要具有吸收弯曲应力的功能，加强肋用于其部分分配沿加强杆应力并使 蒙皮成形，而最后蒙皮将拉升的空气动力载荷以及加在蒙皮的空气动力表面上的阻力分配 给加强肋和加强杆。另外，抗扭盒通常装有一些纵梁，被设置为连接至蒙皮内表面并且承担 为蒙皮提供稳定性以及防止其挠曲的功能。
用于航空用途的抗扭盒的蒙皮外表面考虑到有空气动力作用在该表面上而要求 非常小的0. Olmm等级的公差。为此在这些结构上装配蒙皮就显得特别重要。
最后，应该指出的是尽管本发明涉及用于航空用途的抗扭盒，但是不应理解为受 限于此，因为正如根据以下给出的说明书所披露的那样，本发明也能够应用于由给出外部 形状的骨干框架和充分松弛的蒙皮组成的结构，其中需要确保蒙皮的外表面具有一定的尺 寸公差。
背景技术：
通常，并且是为了组装结构(例如用于航空用途的抗扭盒)以及尺寸相当大的其 他结构，将一种已知为装配夹具的支撑结构用于要进行装配的不同元件。
用于组装结构(例如抗扭盒)的方法由以下的基本操作构成支撑；定位；临时固 定；和连接。
可以理解，支撑是将要进行装配的元件设置在装配夹具内。
定位是包括确定要装配的元件相对于结构中其他元件的正确位置的操作，换句话 说就是核对元件的位置以及元件在该位置定位。
临时固定操作包括在最终连接之前将构成待组装的结构的元件之间形成临时连 接。在铆接连接中，临时连接通常是在待连接元件表面预先钻孔之后通过被设置为横穿待 连接元件表面的一些装配夹头实现的。临时固定的目的是通过允许在组装期间添加或移除 元件并因此例如允许工具或者操作人员等接触其他的组装元件而使组装系统化并有助于组装。
最后，连接是在待装配元件之间进行最终固定的操作。用于航空用途的抗扭盒的 各元件之间的连接通常是通过铆接实现的。
抗扭盒不同元件之间的临时固定和连接通常是通过搭接待连接元件内形成的一 些延长部或其中包含的部件而实现的。因此，加强肋边缘通常具有一些用于其连接至蒙皮 的凸缘和一些用于其连接至加强杆的襟翼，同时对于这些部分加强杆的内表面具有一些加 固件，通过这些加固件将加强杆连接至加强肋。
用于航空用途的抗扭盒的常规组装方法基本上包括首先组装抗扭盒的骨架结构， 换句话说就是组装加强杆和加强肋，并且一旦骨架组装完毕，就将蒙皮装到骨架上。
以下详细介绍的是用于组装抗扭盒的常规方法。
首先，将加强杆正确核对位置地支撑并定位的装配夹具上。
然后将加强肋纵向和横向地定位，换句话说就是分别沿纵向和横向于加强杆的方 向定位。加强肋的纵向定位是基于设置在加强杆内表面上的加固件承担了作为将其连接至 加强肋的任务而实现的。从尺寸公差的角度看，横向定位明显更为关键，并且无法像纵向定 位那样基于加强杆的加固件实现。为此，通常要使用辅助设备，辅助设备主要包括一些限制 蒙皮内部轮廓的止挡件或模板，并因此在与这些止挡件或模板形成接触时预先确定加强肋 的正确位置。一旦每一根加强肋均已定位，即可通过用装配夹头夹持来将其临时固定至加 强杆。
然后，在加强杆和加强肋之间实现连接，其中临时固定通常通过钻孔和铆接而被 最终固定所代替。
最后，一旦组装好由加强杆和加强肋构成的结构骨架，随后就进入到蒙皮的安装。 为了实现这一步，将蒙皮拉至加强肋和加强杆处并以其正确位置覆盖加强肋和加强杆。蒙 皮的定位以这样的方式实现组成抗扭盒的上部件和下部件或者上部和下部(以及所谓的 上蒙皮和下蒙皮)的每一个从蒙皮的纵向中心轴线一直延伸至加强杆，从而调整并确保与 加强肋的凸缘相接触。
组装必须准确地反映出结构的理论设计，但是在组装之后，蒙皮表面超出其公差 却并不罕见，其中在蒙皮表面内会不可避免地形成凸出区域和凹陷区域。这可能是由于加工 误差例如凸缘张角的偏差或者蒙皮厚度的偏差，但是这主要是由于加强肋不精确定位方面的 组装误差，尤其是基于使用所述止挡件或模板的加强肋定位系统所固有的不准确度的结果。
为了解决蒙皮组装中的这些缺陷并由此确保所要求的公差，目前在形成最终连接 之前执行已知为调节操作的某些操作。这些调节操作主要包括在加强肋凸缘与蒙皮的连接 区域进行局部修正，其中通过切割凸缘或者用液体或者固体的补充部件填充间隙来使凸缘 变形。这些调节操作存在的缺点是非常繁琐并因此显著提高了组装方法的成本。
正如已经看到的那样，用于抗扭盒组装的常规方法表现出来的部分缺点是组装 后蒙皮空气动力表面的不准确度；用于加强肋的定位系统(止挡件或模板)的复杂性；以 及执行繁琐的调节操作。发明内容
本发明中提出的方法的目标是避免上述缺点，允许要获得的抗扭盒在蒙皮的空气动力表面内更加精确，简化组装并消除不必要的调节操作，由此实现削减成本并改善生产 出的抗扭盒的性能。
本发明中用于航空用途的抗扭盒的组装方法主要包括工以这样的方式同时组装 抗扭盒的骨架(加强杆和加强肋)与蒙皮参照蒙皮来定位加强肋，一旦被定位就将加强肋 临时固定至蒙皮而不是固定至加强杆。
用于航空用途的抗扭盒蒙皮具有松弛的性质，松弛应被理解为蒙皮在被组装到结 构的骨架上之前自身并不具有其一旦组装之后所获得的形状，相反，其形状可以改变，并且 特别是能够观察到抗扭盒的蒙皮主要是沿横向方向松弛，因为在纵向上它们是被纵梁撑紧 的。
蒙皮松弛的这一特征具有的结果是为了能够将加强肋正确地定位在蒙皮上，一方 面有必要给蒙皮提供在一旦组装到结构上之后必须要获得的理论形状，而且另一方面有必 要提供方法以使得在组装期间蒙皮牢固地保持该理论形状而不会在组装期间经历任何变 形或者源于蒙皮实际操作的其他改变。
由赋予蒙皮形状并在组装期间保持该形状构成的这一基本操作被称为预成形操 作，并且是本发明提出的方法所独有的。
本发明还要求保护一种用于执行预成形操作的设备，被称为预成形设备。
本发明中的预成形设备主要包括模板元件，其基本特征在于以下事实当蒙皮被 压到模板元件上时，蒙皮的外表面获得其准确的理论形状并且该设备具有用于固定和拉紧 蒙皮的装置，其目的是保持蒙皮的形状。因此，固定和拉紧装置必须给蒙皮提供恰当的内部 张力以使其不会在执行方法的操作时变形。为了实现这一点，预成形设备的特征在于固定 蒙皮的装置使得在固定点处不会引入局部变形外加这些设备便于布设的事实。预成形设备 的另一个附加特征在于固定和拉紧装置被以这样的方式设置其允许随着钻头和附件通过 以及正确执行方法中的各项操作。
以下详细介绍的是根据本发明要求保护的抗扭盒的组装方法。
与上述的常规方法相同，将加强杆正确核对位置地定位并支撑在装配夹具上。
然后是加强肋定位。用与已经介绍的常规方法以相同的方式从加强杆的加固件开 始执行纵向定位。与已经介绍的常规方法的不同之处在于加强肋的横向定位是通过预成形 的蒙皮的装置实现的(如已描述的)，并且主要包括在这些加强肋连接在预成形蒙皮上的 状态下以这样的方式确定加强肋正确的横向位置通过在加强肋的组装面内旋转或平移使 加强肋抵靠蒙皮进行最佳地就位。
在加强肋定位之后，它们被临时固定至预成形蒙皮和加强杆并进行对应的夹持。
最后，通常通过钻孔和铆接实现加强杆、加强肋和蒙皮之间的连接操作，用最终连 接取代临时固定。
本发明上述方法的一种变例包括单独执行蒙皮的一部分(上部和下部)的组装并 随后再完成蒙皮另一部分的组装。这种变例说明使用的抗扭盒结合有分为多个部分的加强 肋，因此通过合并了加强肋上部和加强肋下部的加强肋即可由于使用了本发明的组装方法 而实现更好的调节。在该变形中，方法可以包括首先组装蒙皮的一部分，预成形该部分并将 加强肋的相应部分临时固定至蒙皮预成形的这一部分，并且随后即可将加强肋的这一部分 连接至加强杆，收回蒙皮的该部分，并且随后可以类似程序地组装蒙皮的另一部分，将加强肋的部分与已组装好的加强肋的另一部分临时固定在一起，并且最终如果合适则将蒙皮的 部分和加强杆部分与蒙皮的部分连接在一起。
附图简要说明
在以下仅作为示例给出并且因此并非是对本发明加以限制的简要说明以及附图 的基础上可以充分地理解本发明，并且在附图中
图1示出了用于航空用途的抗扭盒结构的分解透视图，其中构成抗扭盒的元件及 其组装就构成了本发明的目标加强杆、加强肋和蒙皮。
图2示出了本发明实施例中介绍的一种加强肋类型的透视图，包括加强肋上部和 加强肋下部。
图3以构成组装顺序的不同步骤示意性地表示抗扭盒组装方法的顺序，示出了结 构的视图。
图4示出了在组装方法中使用的预成形设备的示意性透视图，参照装配夹具，其 中示出的加强杆被定位和支撑在夹具上。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的和功能，并且不被视为限制性的解决方案，以下基 于上述附图给出本发明实施例的介绍。
以下介绍的实施例涉及一种如图中所示用于航空用途的抗扭盒(1)的组装方法， 其待组装的构成元件基本上如下所述
-在结构中纵向设置的前加强杆(2)和后加强杆O')；
-连接至加强杆W)并且在结构中横向设置的一些加强肋(3)，在本实施例中 每一根加强肋都包括加强肋上部(3')和加强肋下部(3")；以及
-设置为围绕加强杆和加强肋覆盖结构并连接至加强杆和加强肋的蒙皮(4， 4')，包括蒙皮上部(4)和蒙皮下部)(也就分别是所谓的上蒙皮和下蒙皮)；用该方 法确保蒙皮G，4')的空气动力外表面内所需的一定的尺寸公差。蒙皮设有一些纵梁(9)。
以下参照图3介绍的是本发明的组装方法用于所述抗扭盒结构(1)。
首先从蒙皮上部(4)开始，因为蒙皮上部(4)是松弛的，所以它不具有合适的形状 (图3a)；通过预成形操作并利用预成形设备，蒙皮上部(4)用这样的方法被压成其一旦被 组装到结构上就必须获得的理论形状(图北)所述理论形状在组装期间保持稳固。
一旦蒙皮的部分(4)被预成形，它就被带到已经被正确定位地预先定位在装配夹 具中的前加强杆和后加强杆。此时使用装配夹头(10)通过加强杆的凸缘( 在蒙皮的部 分⑷和加强杆0，2')之间实现临时固定。
然后执行加强肋上部(3')的定位并且通过在横平面内适当地旋转和平移加强 肋对加强肋上部(3')进行抵靠在蒙皮内表面上的相应调节(图3c)。这种调节可以通过 机械操作装置实现。
图3d示出了加强肋上部的临时固定操作，一旦加强肋部分的每一个均已定位就 进行该操作。通过加强肋部分的延伸部(7')与加强杆W )的加固件(6)和蒙皮的 部分(4)搭接来完成固定。
下一个步骤是如图!Be中所示收回蒙皮上部并将加强肋部分连接至加强杆，用铆钉(11)替换夹头(10)。
组装方法的其余步骤包括将抗扭盒(1)的其余部分组装至蒙皮下部)和加 强肋下部(3")。以下的步骤类似于已经介绍的用于组装由蒙皮上部(4)和加强肋上部 (3')构成的抗扭盒(1)的部分的步骤(加以必要修正)，要注意的是加强肋下部(3") 要搭接加强肋上部(3 ‘)。
最后，用连接来替代临时固定并且将蒙皮上部(4)和蒙皮下部)这两部分连 接至加强杆0，2')和加强肋(3'，3")的组合。图3f示出了组装好的抗扭盒结构(1)。
在图4中可以看到根据本发明的预成形设备的实施例及其相对于抗扭盒的装配 夹具(1 的设置方式，其中加强杆W )被支撑在此并利用常规的定位装置(1 定位。 还示出了自门式起重机垂下的加强肋常规机械操作装置(14)。
预成形设备的实施例包括模板元件(1 以使得在蒙皮被压到模板元件上时，蒙 皮G，4')的外表面就获得其准确的理论形状并保持该形状，为此设有蒙皮G，4')的固 定和拉紧装置(1 。该设备还包括一些模板元件(1 的支撑和定位装置(16，17，18，19)， 包括平移装置(16，19)和空间旋转定位装置(17，18)，其功能是根据所述方法将蒙皮(4， 4')以准确的理论形状定位在结构内。
权利要求
1.用于组装飞机结构的方法，所述结构主要包括 共同构成结构骨架的一组结构元件；和被设置用于围绕骨架覆盖结构并连接至骨架的蒙皮；蒙皮基本上是以这样的方式松弛 的直到将其设置为连接到骨架上之前，蒙皮本身基本上不具有确定形状；蒙皮具有外表 面，一旦蒙皮被组装到骨架上，外表面就要求其上的尺寸公差； 该方法包括以下步骤a)预成形蒙皮；该步骤主要包括为了获得蒙皮一旦组装到结构的骨架上就应该具有 的准确理论形状而使蒙皮成形，以及用这样的方式稳固地保持该形状蒙皮在组装中其操 作期间不会变形或遭到改变；b)相对于预成形的蒙皮定位并临时固定结构的骨架；该步骤主要包括在骨架连接在 预成形的蒙皮上的状态下确定构成骨架的结构元件之间的相对位置，以及将预成形的蒙皮 临时连接到骨架和将构成骨架的元件彼此连接；c)将骨架最终连接至蒙皮。
2.如权利要求1所述的用于组装飞机结构的方法，应用于抗扭盒型结构(1)，抗扭盒型 结构(1)主要包括骨架，包括在结构中纵向设置的多根加强杆O)以及在结构中横向设置的多根加强 肋⑶；和设置为围绕加强杆和加强肋覆盖结构并连接至加强杆和加强肋的蒙皮G，4')；蒙皮 具有空气动力外表面，一旦蒙皮被组装到骨架上，外表面就要求其上的尺寸公差； 所述方法包括以下步骤a)预成形蒙皮，该步骤主要包括为了获得蒙皮一旦组装到抗扭盒结构(1)的加强杆 (2)和加强肋( 上就应该具有的准确理论形状而使蒙皮变形；b. 1)定位加强杆O)，该步骤主要包括将加强杆支撑在装配夹具(1 内，以使得在抗 扭盒结构(1)的组装结构内的加强杆之间存在的准确相对位置保持固定；b. 2)将预成形的蒙皮定位并临时固定至加强杆，该步骤主要包括将预成形的蒙皮以蒙 皮在抗扭盒结构(1)的组装结构内占据的正确位置定位到加强杆上，并将预成形的蒙皮和 加强杆临时地彼此连接；b.3)将加强肋定位并临时固定至预成形的蒙皮和加强杆，主要包括在加强肋连接在预 成形的蒙皮上的状态下将加强肋定位在正确位置，并将加强肋临时连接至预成形的蒙皮和 加强杆；c.1)将加强杆最终连接至加强肋；c. 2)将蒙皮最终连接至加强杆和加强肋。
3.如权利要求2所述的用于组装飞机结构的方法，应用于抗扭盒型结构(1)，抗扭盒型 结构(1)主要包括骨架，包括在结构中纵向设置的前加强杆(2)和后加强杆议)，以及在结构中横向 设置的多根加强肋(3)，每一根加强肋都包括加强肋上部(3')和加强肋下部(3")；和蒙皮，包括蒙皮上部(4)和蒙皮下部)，设置为围绕加强杆和加强肋覆盖结构并连 接至加强杆和加强肋；蒙皮具有空气动力外表面，一旦蒙皮被组装到骨架上，外表面就要求 其上的尺寸公差；所述方法包括以下步骤·l.a)预成形蒙皮部分之一，其是蒙皮上部(或下部)；该步骤主要包括为了获得一旦组 装到抗扭盒结构(1)的加强杆( 和加强肋( 上就应该具有的准确理论形状而使蒙皮部 分变形；·l.b. 1)定位加强杆O)，该步骤主要包括将加强杆支撑在装配夹具(1 上，以使得在 抗扭盒结构(1)的组装结构的前加强杆和后加强杆之间存在的准确相对位置保持固定；·1. b. 2)将预成形的蒙皮部分定位并临时固定至加强杆，该步骤主要包括将预成形的蒙 皮部分以该蒙皮部分在抗扭盒结构(1)的组装结构内占据的正确位置定位到加强杆上，并 将预成形的蒙皮部分和加强杆临时地彼此连接；·l.b. 3)将加强肋上部(或下部)定位并临时固定至预成形的蒙皮部分和加强杆，主要 包括在加强肋部分连接在预成形的蒙皮部分的状态下将加强肋部分以其正确位置定位，并 将加强肋上部(或下部)临时连接至预成形的蒙皮部分和加强杆；·1. c. 1)将加强杆最终连接至加强肋上部(或下部)；·1.C. 2)将蒙皮部分最终连接至加强杆和加强肋上部(或下部)；··2.a)预成形另一蒙皮部分，其是蒙皮下部(或上部)；该步骤主要包括为了获得蒙皮部 分一旦组装到抗扭盒结构(1)的加强杆( 和加强肋( 上就应该具有的准确理论形状而 使蒙皮部分变形；·2.b. 1)将预成形的蒙皮部分定位并临时固定至加强杆，该步骤主要包括将预成形的蒙 皮部分以该蒙皮部分在抗扭盒结构(1)组装结构内占据的正确位置定位到加强杆上，并将 预成形的蒙皮部分和加强杆临时地彼此连接；·2.b. 2)将加强肋下部(或上部)定位并临时固定至预成形的蒙皮部分、加强肋上部 (或下部)以及根据具体情况临时固定至加强杆，该步骤主要包括在加强肋部分连接在预 成形的蒙皮部分的状态下将加强肋部分以其正确位置定位，并将加强肋下部(或上部)临 时固定至预成形的蒙皮下部(或上部)、加强肋上部(或下部)以及根据具体情况临时连接 至加强杆；·2. c. 1)将加强肋上部最终连接至加强肋下部以及根据具体情况最终连接至加强杆；·2. c. 2)将蒙皮部分(上部和下部)最终连接至加强杆和加强肋部分(上部和下部)。
4.如权利要求3所述的用于组装飞机结构的方法，其中抗扭盒结构(1)在组装期间以 这样的方式保持基本竖直前加强杆( 和后加强杆议)被定位设置成彼此叠置并且蒙 皮上部(4)和下部)位于相应侧。
5.用于预成形飞机结构蒙皮的设备，应用于权利要求1至4中所述的方法，包括模板元件，具有用于固定和拉紧蒙皮的装置以使得在蒙皮被压到模板元件上时，通过 给蒙皮提供恰当的内部张力使蒙皮的外表面获得其精确的理论形状并保持该形状，从而使 其不会在执行方法的操作时变形，固定和支撑装置以这样的方式设置其允许实现方法中 的操作；用于支撑和定位模板元件的装置，包括用于平移定位的装置和用于三维旋转定位的装 置，具有的功能是根据所述方法将蒙皮定位在结构的骨架上。
6.如权利要求5所述的用于预成形飞机结构蒙皮的设备，应用于权利要求1至4中所 述的方法，其中固定和拉紧蒙皮的装置结合有真空固定设备，其包括分布在模板元件上的一组吸盘。
7.如权利要求6所述的用于预成形飞机结构蒙皮的设备，应用于权利要求1至4中所 述的方法，其中模板元件(1 主要包括曲线形轮廓，具有与蒙皮外表面的理论轮廓线相对 应的形状。
全文摘要
本发明涉及一种方法和组装工具，用于安装飞机结构，例如抗扭箱。本发明包括参照蒙皮(4)安装加强杆(2，2′)和加强肋(3)，以使一旦加强杆(2，2′)被正确定位地定位在装配夹具(12)上，加强肋(3)就在其与蒙皮(4)的内表面接触的状态下被横向定位。工具包括模板元件(15)，其用于预先为蒙皮提供一旦其被安装就施加于其上的理论形状并通过固定和拉紧装置(16)以及支撑和定位装置(17，18，19，20)保持该理论形状。
文档编号B64F5/00GK102036879SQ200980118092
公开日2011年4月27日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年5月19日
发明者D·桑切斯-布鲁内特阿尔瓦雷斯 申请人:空中客车营运公司