无需垫片的拼接机身区段制造技术

飞行器的机身区段利用拼接元件而被接合，所述拼接元件弥补了由机身区段上配合表面之间的不匹配而导致的间隙。机身区段利用计算机模型而被虚拟组装，该计算机模型基于已建的机身区段的非接触测量。该虚拟组装的机身区段被用于绘制在配合表面之间的间隙。绘制的间隙被用于生产工具插入件，该工具插入件具有反应间隙尺寸的轮廓。工具插入件被用于制造拼接元件，所述拼接元件具有当机身区段被组装并接合时填充间隙的轮廓，从而消除了对填充间隙的垫片与衬垫的需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0001本公开一般涉及组装飞行器的机身区段的方法，且更为具体地涉及利用拼接元件来组装机身区段的方法，所述拼接元件补偿在机身区段之间的不匹配表面内的间隙。
技术介绍
0002大型商用飞行器的机身通常通过配合与连接圆筒形机身区段(有时被称为"桶")而被制造。利用横跨过区段之间的接合处的拼接带和拼接元件来将机身区段组装到一起。由于形成每一个区段的各部件之间的制造差异的积累(有时被称作公差叠加)，因此，在机身区段的配合表面之间的小的不匹配会造成必须用垫片或衬垫来填充的间隙。过去，为了确定间隙的尺寸与位置，利用装配架或固定夹具来使得机身区段被装配到一起并保持就位。基于这种预先的"装配"，测量出间隙，且机加工出定制的部件、衬垫或垫片以填充间隙。0003垫片增加了飞行器的附加重量，并且由于每一个垫片均是唯一的且必须被熟练的技工机加工成适当的尺寸，因此制造起来既消耗时间又费用昂贵。此外，将机身区段物理地装配到一起、确定所需垫片的尺寸并且之后制造垫片的过程必须以顺次的方式被实现，所有这些都处于制造过程的关键流程。因此，填充垫片的过程增加了工厂流程时间。0004因此，需要一种组装机身区段的方法，该方法消除对填充不匹配的配合表面内间隙的衬垫与垫片的需要。本公开的实施例旨在满足此需要。
技术实现思路
0005本公开的图示实施例提供了用于组装飞行器机身区段的方法，其消除了对于用垫片、衬垫及其他特殊部件来填充两个区段的匹配表面之间的间隙的需要。垫片与衬垫的取消减轻了飞行器的重量，并縮短了用于测量表面不匹配和制造/安装定制部件以补偿这些不匹配所需的时间。0006根据一个实施例，提供一种组装飞行器的两个机身区段的方法。该方法包括下列步骤测量机身区段的匹配表面的位置；虚拟组装所述机身区段；基于虚拟组装来产生用于连接机身区段的拼接元件的轮廓；基于拼接元件轮廓来制造工具插入件；利用所述工具插入来制造拼接元件；以及，利用所述拼接元件组装机身区段。优选地利用诸如照相测量法和/或激光跟踪法等非接触测量技术来测量两个机身区段的匹配表面的位置。利用两个区段的计算机生成的模型并比较计算机模型以便识别在区段的匹配表面之间的间隙，从而执行对机身区段的虚拟组装。可利用包括三维喷墨印刷的多个固体自由成形制造技术中的任一技术来制造工具插入件。该工具插入件具有如下轮廓，该轮廓被转印到拼接元件并补偿在机身区段的配合表面之间的不匹配。最终的拼接元件具有如下轮廓，该轮廓填充由配合表面的不匹配而导致的间隙。拼接元件可经由如下方法被形成将工具插入件置于工具底座内、将未固化材料引入到与插入件接触的工具内、固化该材料以及从工具移除拼接元件。该未固化材料通过如下方式被制造形成包括多层纤维增强树脂的层合件(lay-up),并通过施加真空或其他作用力使该层合件抵靠工具插入件。0007根据另一个公开的实施例，提供一种用于制造拼接元件的方法，其中所述拼接元件被用于组装飞行器的机身区段。该方法包括下列步骤在公共坐标系内确定机身区段的配合表面的位置；通过产生在机身区段之间的虚拟配合来确定拼接元件的轮廓；基于拼接元件的轮廓来生产工具；以及，利用工具来形成拼接元件。可通过提供工具底座、提供工具插入件以及将工具插入件引入工具底座内来生产工具。工具插入件具有与拼接元件的轮廓互补的轮廓，且可利用计算机自动的固体自由成形制造技术而被制造。0008根据另一实施例，提供用于接合飞行器的机身区段的拼接元件。拼接元件通过下列步骤被制造生成机身区段的计算机模型；利用计算机模型绘制在机身区段的配合表面之间的间隙；生成分别填充所绘制的间隙的拼接元件；生产具有分别基于拼接元件轮廓的轮廓的工具插入件；以及，利用工具插入件形成拼接元件。0009当结合附图与所附权利要求阅读时，本公开的其他特征、优 点以及有利之处将由实施例的下列描述而变得清楚。附图说明0010图1是飞行器机身区段的透视图。0011图2是根据现有技术利用垫片与衬垫在两个机身区段之间形 成的接合处的一部分的透视图。0012图3是沿图2的线3-3剖切的剖视图。0013图4是示出如图2和图3中所示用于现有技术接合处组件的 拼接导槽与垫片及衬垫之间的关系的分解透视图。0014图5是与图3相似的视图，但示出了根据本公开的实施例所 制作的拼接元件的使用。0015图6是示出用于拼接机身区段的方法的步骤的简化流程图。0016图7是在拼接元件安装前两个机身区段之间形成的接合处的 透视图。0017图8是沿图7中的线8-8剖切的剖视图。0018图9是工具插入件的侧视图。0019图IO是用于生产拼接元件的层合件的部分侧视图。0020图11是包括用于生产拼接元件的工具插入件与层合件的工具 组件的侧视图。0021图12是利用图11所示工具组件制造的已抛光的拼接元件的 侧视图。具体实施例方式0022图1示出飞行器的典型机身区段10。该机身区段IO包括由各 种梁、支撑件以及加强件形成的内侧上部结构。在所示示例中，该上 部结构由圆周向延伸的肋12形成，其中所述肋12上附连有横向延伸 的梁14，所述梁14被紧固到纵向延伸的梁16，以便形成通常支撑客 舱的上侧地板。可提供支柱18以便协助支撑由梁14、 16形成的地板。也可提供下侧地板以便支撑行李舱，该下侧地板包括由连接到圆周向肋12的支柱22所支撑的横向延伸梁20。0023外侧蒙皮26被固定到圆周向肋12，且包括纵向延伸的桁条 24。蒙皮26的外侧边缘稍微超出最外侧肋12而延伸，并将要被配合 到绕相邻机身区段所形成的蒙皮26，这在后面将会变得清楚。0024图2、图3与图4示出组装两个相邻机身区段(例如前机身区 段10a以及后机身区段10b)的现有技术方法。相应机身区段10a、 10b 的外侧蒙皮26a、 26b沿图2中28处所示的圆周向接合处而被接合。 圆周向延伸的拼接带30穿过桁条24中的锥形开口 39。拼接带30交叠 在蒙皮区段26a、 26b的相邻部分，并覆盖在这两个邻接蒙皮区段之间 的接合处31。多个拼接导槽32分别被置于邻接桁条24和拼接带30 的覆盖部分之间。每一个拼接导槽32均具有大致平坦的底部以及一对 间隔开的加强肋32a。利用如铆钉等紧固件40将拼接带30与拼接导槽 32固定到外侧蒙皮区段26a、 26b。0025作为制造工艺与公差叠加的正常变化的结果，两个机身区段 10a、 10b的配合表面可能不是理想地对准，从而导致在蒙皮区段16a、 16b的内侧面与拼接导槽32的底面之间可能存在间隙。而且，在蒙皮 区段26a、 26b之间的对准不匹配可导致在拼接导槽32与拼接带30之 间的间隙。为了填充上述间隙，相应地提供前衬垫34和后衬垫36以 及中心垫片38，以便填充这些间隙，这在图3与4中最好看到。0026现在参考图5，根据本专利技术的实施例，提供一种拼接元件42， 其具有底部轮廓，其中该底部轮廓被剪裁成填充在拼接元件42与蒙皮 区段26a、 26b之间可能出现的任何间隙，从而排除了对垫片或衬垫的 需要。如同下面将更为详细讨论的，提供一种制造拼接元件42的方法， 其导致了拼接元件42的底座43的厚度t,、t2、t3根据外侧蒙皮区段26a、 26b之间的不匹配而发生变化。换言之，拼接元件42的底座43的横截 面轮廓被精确地裁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组装飞行器的两个机身区段的方法，其包括下列步骤：　（Ａ）测量所述机身区段的配合表面的位置；　（Ｂ）虚拟组装所述机身区段；　（Ｃ）基于在步骤（Ｂ）中执行的所述虚拟组装，生成用于接合所述机身区段的拼接元件的轮廓；　（ Ｄ）基于在步骤（Ｃ）中生成的所述轮廓来生产工具插入件；　（Ｅ）利用在步骤（Ｄ）中生产的所述工具插入件来生产拼接元件；以及　（Ｆ）利用所述拼接元件来组装所述机身区段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ马什，KD范斯考特，KM马伦赫格里，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[]