石璐

摘 要：基于多个定位器支撑的数字化调姿工装中，机身与定位器之间应能够形成球铰连接，而机身的自身结构中，未设置与定位器相连接的过渡装置。因此，需要设计专用的工艺接头实现机身与定位器的过渡连接。由于翼身数字化装配系统中的机身结构为“半硬壳式结构”，主要由桁条、隔框、加强框以及外蒙皮构成，机身刚度相对较弱，因此需要合理设计工艺接头的机构及其与机身的连接方式，使其能将定位器的集中载荷分散到机身上，减小机身的调姿内力和支撑部位的变形，确保机身调姿过程的安全性。

关键词：工艺接头布局原则；工艺接头设计

1.工艺接头布局原则

工艺接头的布局会影响机身的变形情况与调姿工装的载荷分配情况，在翼身数字化装配系统中，工艺接头的布局选择遵循以下原则：

（1）考虑支撑部位的刚性，机身的不同部位结构不同，刚度差别也较大，支撑位置首先考虑加强框等刚度较好的位置，以避免由于机身重力产生的变形过大而影响调姿精度。

（2）考虑定位器的均承性，机身由多个定位器支撑，在调姿过程中期望定位器均匀承载，因此尽量将支撑点设置在沿机身重心对称分布的位置上。

（3）考虑安装的便捷性，工艺接头的安装位置应便于安装、拆卸等工作。

（4）考虑调姿稳定性，机身入位后与定位器构成并联机构后，应能保证机身在调姿过程中的稳定性。

（5）考虑整个调姿工装的开敞性，翼身数字化装配工装结构紧凑，零部件数量较多，部分安装步骤需人工操作，因此支撑位置应能保证机身在调姿过程中避免与其他工装设备干涉，有足够的操作空间。

2.工艺接头设计

2.1工艺接头结构

为使工艺接头易于加工、装配，其结构应尽量简洁、轻便。工艺接头主要由机身连接面板、定位器连接球头和加强筋板组成。机身连接面板上设置有多个螺栓孔，螺栓孔可安装M5或M6或M8的高强度抗剪螺栓。机身连接面板和螺栓孔根据机身三维模型配合制作，使机身连接面板贴合蒙皮安装。加强筋板与机身连接面板之间为焊接连接，并经过退火处理，以消除焊接应力。定位器连接球头与加强筋板之间通过六个M10螺栓相连接。加强筋板上设置有工艺孔和吊装销轴安装孔。图2.1为两种工艺接头的结构示意图，分别用于安装在中机身与后机身，两种工艺接头的结构类似，但机身连接面板的形状差别较大。为使工艺接头易于加工、装配，其结构应尽量简洁、轻便。工艺接头主要由机身连接面板、定位器连接球头和加强筋板组成。

2.2工艺接头与机身的连接方式

在飞机装配过程中，要求工艺接头与机身固接，其相对位置保持不变。为保证连接的可靠性同时便于工艺接头的安装、拆卸，采用螺栓组将工艺接头与机身相连接，如图2.2所示。在机身连接面板与机身的贴合面上设置有保护胶带层，用于保护机身蒙皮并改善机身的受载状况。机身一般由蒙皮、连接角片、隔框、桁条组成，各组件之问用铆钉固接。通常蒙皮与桁条一起承受由于机身弯矩引起的拉压正应力和由剪力和扭矩作用而引起的剪切应力，隔框连接角片用于承受来自外部的集中载荷并将集中载荷分散至蒙皮上.根据工艺接头的安装位置，在连接角片和蒙皮上的部分铆钉孔用于安装螺栓，当机身装配完成后，需对机身进行补铆。

2.3工艺接头与定位器之间的连接方式

在机身调姿之前首先要完成机身的入位过程，印通过定位器各轴的进给调整定位嚣顶部入位锁紧装置的位置，使定位器连接球头与入位锁紧装置中的球托同心并贴台。入位锁紧装置的结构如图2.3所示，主要包括球头锁紧部件，入位测量部件及测力部件。球头铆紧部件主要由伺服电机、蜗轮蜗杆，转盘.卡爪。调整螺母和光电传感器等组成，伺服电机通过连轴器与蜗轮蜗杆相连，在蜗轮顶部固接有转盘，转盘顶部沿圆周方向均布安装有三个卡爪，卡爪底部为齿状结构与转盘啮合，当伺服电机通过连轴器和蜗杆带动蜗轮作回转运动时，由于转盘与蜗轮固接，转盘与蜗轮共同作回转运动，从而驱动卡爪沿转盘径向移动，完成对机身工艺球头的夹紧或放松。在卡爪尾部安装有调整螺母，通过改变调整螺母的拧入深度可控制卡爪的行程，在卡爪上方设置有光电传感器用于检测卡爪的实际位置。八位测量部件中设置有四个位移传感器，当定位器连接球头接触到位移传感器时，可通过位移传感器的读数计算出定位器连接球头的实际位置与理论位置的偏差，进而引导定位器的进给，保证机身的准确入位。测力部件中设置有拉压传感器，用于检测定位器的承载状况。

当机身入位完成后，球头锁紧部件中的伺服电机驱动卡爪进给，限制定位器连接球头的位置，防止其逃选出球托；但卡爪并未锁紧定位器连接球头，定位器连接球头仍可在球托内自由转动。球托与卡爪限制了定位器连接球头的移动自由度，但并为约束其转动自由度，即定位墨连接球头与球托构成了一个球铰连接。

结论

本文针对飞机数字化装配工艺需求，设计了一种工艺接头用于定位器与机身之间的过渡连接，为保证飞机装配质量。

参考文献

[1] 牛春匀.实用飞机结构工程设计[M].北京：航空工业出版社，2008.