飞机导管轻量化焊接夹具及其使用方法与流程

本发明属于飞机导管焊接夹具研发，涉及一种飞机导管轻量化焊接夹具及其使用方法，具体涉及飞机导管的轻量化设计和可重构性。

背景技术：

1、导管作为飞机零部件的重要组成部分，在机身内部存在复杂空间，因此导管为了满足机身内部的走向，存在许多异形导管结构。

2、异形导管并不是一体成型的，是一段一段导管零件组装、焊接固定后成型的。因此在加工异形导管焊接零件过程中，需要焊接夹具作为重要定位工装才可完成导管制造，组合焊接夹具不可或缺。

3、组合焊接夹具采用机床加工零件时所使用的槽系组合夹具元件设计组装而成。图2中是槽系元件示意图，包括键槽基础板、键槽、v型支撑、键槽定位角铁等常规槽系组合夹具元件。图3是槽系元件所组装而成的导管焊接组合夹具。其优点是具备可重构性、稳定性好、定位精度高，可满足快速制造和装配的特点，但存在重量沉、平均重量可达30公斤以上；体积较大，约为0.1平方米以上。

技术实现思路

1、基于上述条件分析，为了达到重量减轻、快速重构性、灵活性、通用性高的目的，本发明提供了一种飞机导管轻量化焊接夹具及其使用方法，选择了一部分导轨、导轨滑块标准件，导向轴支座、滚珠丝杠等通用件(图4)，根据导管焊接夹具的技术需求和结构特征，自主设计部分用于导管焊接夹具的专用元件(图5)，以弥补通用件在性能上的不足，最终实现方便、可靠、经济性好，具备快速重构性的轻量化新型导管焊接夹具。本发明主要以孔、轴为主要连接结构，在不同规格的元件间，采用m5内六方螺栓进行紧固连接，实现直线导轨长度方向的长距离移动及在既定位置锁紧，满足了飞机导管焊接夹具轻量化和可快速重构的要求。

2、一种飞机导管轻量化焊接夹具，所述轻量化焊接夹具包括组件连接轴1、导向轴2、挡片3、固定轴5、直线导轨6、导轨滑块7、v型薄片连接轴8、v型薄片9、固定轴座10、万向十字固定夹11、直线轴承固定座12、导向轴支座13、过渡轴座14、定位环15。

3、所述的固定轴5、直线导轨6、导轨滑块7和固定轴座10组成基础单元；所述的直线导轨6共设平行布置的两个；所述的导轨滑块7与直线导轨6滑动配合，导轨滑块7设若干个并成对使用，每对的两个导轨滑块7对称设置在两个直线导轨6上；所述的固定轴座10设若干个，其亦成对使用，每对固定轴座10下端分别固定连接在成对的两个导轨滑块7上，并可随导轨滑块7沿直线导轨6滑动，固定轴座10上部制通孔，每对固定轴座10上的通孔相对布置，固定轴5两端穿入两个固定轴座10的通孔中并固定连接。所述的固定轴5、导轨滑块7和固定轴座10的数量根据导管实际情况确定。

4、通过组件连接轴1、导向轴2、挡片3、v型薄片连接轴8、v型薄片9、固定轴座10、万向十字固定夹11、直线轴承固定座12、导向轴支座13、过渡轴座14和定位环15之间的组合使用，组成不同功能的4种组件单元，分别为第一组件单元、第二组件单元、第三组件单元和第四组件单元。

5、所述的第一组件单元用于定位导管端头位置，包括导向轴2、挡片3、直线轴承固定座12、导向轴支座13、过渡轴座14、定位环15。所述的直线轴承固定座12为标准件，其装夹在固定轴5上；所述的导向轴支座13为标准件，其下端固定连接在直线轴承固定座12上；所述的过渡轴座14为标准件，其下端通过导向轴2装夹固定于导向轴支座13上端的内腔内，另一个导向轴2装夹在过渡轴座14腔体内，其轴线呈水平方向布置并可在过渡轴座14腔体内滑动，导向轴2一端夹紧固定有挡片3，其端面与导向轴2轴线垂直，用于定位导管待连接的端管，挡片3远离过渡轴座14的内侧的导向轴2上套有台阶销，台阶销为环状结构，具有不同外径规格，其内径与导向轴2固定连接，外径根据待连接的端管内径选择，用于套装端管，以固定端管并确保端管与导向轴2同轴；所述的定位环15为标准件，其固定连接在导向轴2另一端，且定位环15与挡片3位于过渡轴座14两侧，定位环15与过渡轴座14外端面贴合时，通过过渡轴座14锁紧导向轴2，此时即为待连接端管的理论位置，挡片3内侧端面即为定位面。所述的第一组件单元共设两组，二者挡片3内侧端面相对，设置在直线导轨6两端最外侧，用于定位导管两端待连接的端管。

6、所述的第二组件单元用于定位导管高度位置，包括组件连接轴1、v型薄片连接轴8、v型薄片9、固定轴座10、十字固定夹11、直线轴承固定座12。所述的直线轴承固定座12装夹在固定轴5上；所述的固定轴座10固定连接在直线轴承固定座12上，组件连接轴1夹紧于固定轴座10上部的通孔中；所述的万向十字固定夹11为标准件，其一个孔按所需位置夹紧在组件连接轴1的一端，另一个孔夹紧v型薄片连接轴8，v型薄片连接轴8顶端固定连接有v型薄片9，v型薄片9上端的v型型面用于支撑导管；通过调整直线轴承固定座12在固定轴5上的夹装位置，万向十字固定夹11在组件连接轴1上的夹装位置，以及v型薄片连接轴8在万向十字固定夹11上的夹装位置，实现导管长度方向及高度方向的定位；通过调整万向十字固定夹11的角度，控制v型薄片9对导管的支撑角度，v型薄片9的v型型面即为定位面。

7、所述的第三组件单元用于定位导管空间角度位置，包括v型薄片连接轴8、v型薄片9和万向十字固定夹11。所述的万向十字固定夹11装夹在固定轴5上，v型薄片连接轴8装夹在万向十字固定夹11另一个孔中；v型薄片9固定连接在v型薄片连接轴8上端，通过调整万向十字固定夹11在v型薄片连接轴8的装夹位置以及万向十字固定夹11的角度，控制导管空间角度位置的定位，v型薄片9的v型型面即为定位面。

8、所述的第四组件单元用于定位导管高度位置，包括v型薄片连接轴8、v型薄片9、直线轴承固定座12、导向轴支座13。所述的直线轴承固定座12装夹在固定轴5上，导向轴支座13固定连接在直线轴承固定座12上，v型薄片连接轴8装夹于导向轴支座13上端的内腔中，v型薄片9固定连接在v型薄片连接轴8上端，用于支撑导管；通过调整直线轴承固定座12在固定轴5上装夹的位置以及旋转角度，v型薄片连接轴8在导向轴支座13上的装夹位置，控制导管高度位置以及空间角度位置定位，v型薄片9的v型型面即为定位面。

9、进一步的，根据导管实际形状确定4种组件单元的数量和排列顺序，且一个固定轴5上安装一个或多个组件单元。

10、进一步的，所述的第四组件单元还包括支柱固定夹4，所述的支柱固定夹4为标准件，并排设有同向的2个或3个通孔，其中一个通孔与导向轴支座13通过导向轴2实现装夹固定，v型薄片连接轴8装夹在支柱固定夹4另一个孔内，当固定轴5上安装有多个组件单元时，支柱固定夹4用于避免两个组件单元之间的干涉，并根据导管的定位需求确定支柱固定夹4的种类。

11、一种飞机导管轻量化焊接夹具的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

12、步骤1，组装轻量化焊接夹具。根据导管实际形状确定需要的组件单元种类和数量，以及相应的导轨滑块7、固定轴座10和固定轴5的数量，并按顺序将组件单元安装在固定轴5上，调整导轨滑块7及各组件单元内各组件至理论位置。

13、步骤2，准备。将轻量化焊接夹具放置于工作平台上，将第一组件单元的导向轴2从理论位置向外侧移动，直至挡片3与过渡轴座14贴合。

14、步骤3，粗加工。将中段导管放置在除第一组件单元外的其他组件单元上，确认导管外径与所有v型薄片9的v型型面无缝隙相切合，实现导管的空间定位。在中段导管两端或端管待连接端划线留余量、去除多余余量，完成中段导管或端管粗加工。

15、步骤4，精加工。将待连接的端管安装在第一组件单元的台阶销上，使其与导向轴2同轴，且端管外侧端面与挡片3完全贴合，将导向轴2向端管理论位置推动，即定位环15与过渡轴座14完全贴合的位置，由于中段导管或端管留有余量，通过查看定位环15与过渡轴座14的间隙确定中段导管或端管的精修量，将中段导管或端管精加工至理论位置，精加工后将端管推至理论位置。

16、步骤5，焊接。在端管与中段导管结合部位，选取多处进行点焊，完成后取下导管进行满焊。

17、步骤6，自检。将完全焊接后的导管整体复位至轻量化焊接夹具上，通过比较连接后的导管与轻量化焊接夹具定位面是否全部贴合，确认是否存在焊接变形。

18、重复步骤1至步骤6，连接下一段端管，直至导管全部焊接完成。

19、本发明的有益效果：本发明设计及使用全新导管焊接夹具，是一种新的尝试和创新。该轻量化焊接夹具从结构上、组装原理上改变了槽系焊接组合夹具在导管焊接时的不便，减少了原有元件使用过多导致的积累误差，该轻量化焊接夹具在空间角度保证上也更加快捷和准确。

20、该轻量化焊接夹具的设计与使用经过实践证明省时、省力，大幅度提升了导管焊接夹具结构的灵活性，轻量化导管焊接夹具的总重量比槽系焊接组合夹具的重量降低了60％。