簡(jiǎn)支伸縮式結(jié)構(gòu)在機(jī)翼總裝型架中的應(yīng)用研究

上官敬益 張煒 田經(jīng)緯 白黎明

[摘? ? 要]文章簡(jiǎn)要闡述了一種大型立式機(jī)翼總裝型架，該型架的上梁安裝在能夠橫向移動(dòng)的簡(jiǎn)支伸縮梁和機(jī)構(gòu)上，為零部件裝配和機(jī)翼起吊提供充足的空間，還允許將其與自動(dòng)制孔設(shè)備集成并與型架集成。

[關(guān)鍵詞]機(jī)翼總裝;型架;簡(jiǎn)支梁;橫向移動(dòng)

[中圖分類號(hào)]V262.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Research on Application of Simply Supported Telescopic

Structure in Wing Assembly Frame

Shang guan Jing-yi， Zhang Wei， Tian Jing-wei， Bai Li-ming

[Abstract]This article briefly describes a large vertical wing assembly frame. The upper beam of the frame is installed on a simply supported telescopic beam and mechanism that can move laterally， providing sufficient space for component assembly and wing lifting. It also allows it to be integrated with automatic hole-making equipment and integrated with the frame.

[Keywords]wing assembly; frame; simply supported beam; lateral movement

在飛機(jī)機(jī)翼總裝型架設(shè)計(jì)時(shí)，為方便翼梁、翼肋和蒙皮的等部件的上架安裝及完成裝配后翼盒下架吊運(yùn)，可以采用簡(jiǎn)支伸縮式上梁結(jié)構(gòu)提供安裝通路。該上梁結(jié)構(gòu)包括剛性強(qiáng)、可重復(fù)使用的定位器，通過(guò)這些定位器安裝機(jī)翼的后梁交點(diǎn)組件，型架的高度方向與前梁垂直。整個(gè)上梁和附屬定位器可以橫向移動(dòng)，行程約1.2 m。上梁的移動(dòng)通過(guò)自動(dòng)化裝置控制，并與型架自動(dòng)制孔設(shè)備協(xié)調(diào)。

1 機(jī)翼裝配工藝

機(jī)翼裝配流程可總結(jié)如下：前梁上架并定位→梁間肋在型架上大致定位→后梁上架并定位→肋與前、后梁裝配，形成骨架→下蒙皮上架定位，制孔→拆卸下蒙皮并去毛刺→上蒙皮上架定位，制孔→拆卸上蒙皮并去毛刺→重新上架下蒙皮并與前、后梁和肋裝配→重新上架上蒙皮并與前、后梁和肋裝配→機(jī)翼垂直起吊下架

2 采用簡(jiǎn)支伸縮頂梁結(jié)構(gòu)的總裝型架

傳統(tǒng)的固定梁機(jī)翼總裝型架，如圖1所示，通常采用大型鋼結(jié)構(gòu)，為保證工裝框架上梁剛度，通常將上梁與立柱以及下梁組成一個(gè)平面框架，機(jī)翼翼盒的裝配在這個(gè)框架中完成。翼盒的大型部件如前梁、后梁、翼肋及壁板等上架安裝時(shí)，必須吊運(yùn)至合適位置然后再橫向移動(dòng)到位安裝，翼盒裝配完成后采用專用吊掛先橫向脫離裝配型架，然后才能吊運(yùn)下架。由此可以看出，翼盒裝配時(shí)受上梁位置影響較大。若將型架上梁偏置設(shè)計(jì)，則可以為翼盒裝配讓出施工通路，但型架的總體剛度會(huì)受到伸展距離的影響而變?nèi)酢?/p>

采用簡(jiǎn)支伸縮上梁結(jié)構(gòu)的機(jī)翼總裝型架，圖2所示，由上梁、帶滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁、立柱、下梁、驅(qū)動(dòng)和控制設(shè)備5個(gè)部分組成。

在該型架中，機(jī)翼處于前梁在下，后梁在上的立式安裝姿態(tài)，前梁水平放置，型架上梁與水平面成一定角度定位。機(jī)翼前梁定位件設(shè)置在型架下梁上，后梁定位件設(shè)置在型架的上梁處，定位件與框架之間設(shè)置膨脹板來(lái)消除裝配時(shí)的溫度影響。

型架上梁組件長(zhǎng)約24 m，重20 t，分為兩個(gè)長(zhǎng)度大致相等的部分，通過(guò)鍵和螺栓連接。梁橫截面尺寸為1500 mm×650 mm（高×寬），由鋼板焊接組成。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮機(jī)翼重量引起的變形、組件自重變形和夾緊載荷引起的變形，保證上梁的撓度變形符合精度要求。

如圖3～圖5所示，上梁的3種不同位置姿態(tài)。圖3顯示了上梁固定，簡(jiǎn)支梁橫向移動(dòng)至遠(yuǎn)端，自動(dòng)化制孔設(shè)備在上表面（近側(cè)）工作。圖4顯示了相反狀態(tài)，設(shè)備在下表面（遠(yuǎn)側(cè)）工作。圖5顯示了上梁橫向偏移，用于組件上架和機(jī)翼起吊。

帶滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁如圖6、圖7所示，由安裝立柱上的固定底板、運(yùn)行在底板直線滑軌上的焊接簡(jiǎn)支梁和運(yùn)行在簡(jiǎn)支梁直線滑軌上的頂部移動(dòng)平板組成。整個(gè)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)支撐著工裝上梁。簡(jiǎn)支梁通過(guò)齒輪齒條由交流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。固定底板和頂部移動(dòng)平板用杯椎定位結(jié)構(gòu)確定上梁的固定位置，這樣簡(jiǎn)支梁可以獨(dú)立移動(dòng)而不會(huì)影響上梁位置，也為自動(dòng)化制孔設(shè)備的運(yùn)行提供工作通路。

兩個(gè)立柱分別為一個(gè)較高的根端單元和一個(gè)較低的末端單元，高度分別約為5 m和2 m，重量分別為12 t和6 t（圖2）。立柱為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，直接固定在地基預(yù)埋件上。

上梁的移動(dòng)由單個(gè)西門子PLC控制變頻器和氣動(dòng)電磁閥組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成。每個(gè)簡(jiǎn)支梁上設(shè)置一個(gè)1.5 kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。每個(gè)簡(jiǎn)支梁移動(dòng)的位置都由MTS溫度磁尺進(jìn)行監(jiān)控。上梁的最終定位由杯椎定位結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)設(shè)置行程限位開(kāi)關(guān)提供冗余限制。

采用簡(jiǎn)支伸縮上梁結(jié)構(gòu)的機(jī)翼總裝型架具有以下優(yōu)點(diǎn)：①所有機(jī)翼組件的上架空間不受工裝上梁的限制;②具有理想的機(jī)翼垂直出架通道，可以直接從型架上方起吊完整的機(jī)翼;③為上、下蒙皮清理清潔提供通道，以便將蒙皮運(yùn)送到去毛刺區(qū)域或從去毛刺區(qū)域運(yùn)出;④為在型架上集成自動(dòng)制孔設(shè)備提供的足夠開(kāi)敞的區(qū)域;⑤簡(jiǎn)化了工裝的橫向移動(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)軍用、民用飛機(jī)的機(jī)翼，均會(huì)大量采用單板復(fù)合材料蒙皮、復(fù)合材料梁和金屬肋，結(jié)構(gòu)和材料都基本相同，特別是復(fù)材整體機(jī)翼，對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)要求更高。因此，強(qiáng)烈推薦在機(jī)翼總裝型架中使用類似的滑動(dòng)上梁。優(yōu)越的零件上下架通路與自動(dòng)制孔設(shè)備的高度集成、開(kāi)敞的工作空間和起吊通路，而且固定梁型架所有優(yōu)點(diǎn)都可以繼承，更滿足研制階段的首要考慮因素，因此采用簡(jiǎn)支伸縮上梁結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的總裝型架配置。

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