用于组装由复合材料制成的两个壳体元件的设备和方法技术

本发明专利技术涉及组装方法和组装设备领域。更具体地，本发明专利技术涉及当被组装的两个壳体元件由复合材料制成时对并排放置的两个壳体元件沿大致垂直于所述壳体的组装界面的组装。为此目的，本发明专利技术提出了一种用于组装由复合材料制成的两个结构元件的设备，该设备包括：两个带凸缘的圆筒形容器（31、32），两个带凸缘的圆筒形容器（31、32）中的每一个均由垂直于该圆筒的轴线的孔眼（310、320）穿过；可被引入到所述孔眼内的轴（40）；支承装置（51、52、510、520），所述支承装置（51、52、510、520）支承在圆筒状的容器的内表面上，并且能够在当轴（40）延伸穿过两个容器中的孔眼时保持轴（40）的张力；将轴置于张力下的装置（51、52、521）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及组装方法和组装设备领域 。更具体地，本专利技术涉及并排放置的两个壳体元件沿大致垂直于所述壳体的组装界面的组装。本专利技术应用于每当这种结构承受重大的与组装界面垂直和/或相切的负荷时，并且更具体地，当被组装的两个壳体元件由复合材料制成时是这样。
技术介绍
“壳体元件”意味着对于其其它尺寸而言相对薄的、沿着两条曲线的方向延伸的结构部，其形状可以从平板变化至椭圆体部分，或具有可变化的双曲率的更复杂的形状。例如，其可以包括飞机的机翼或机身、船体或油船的元件。本专利技术所涉及的组件可特别地导致产生限定完全封闭的容积的结构，本专利技术的目标之一特别是为组装这种结构使得在接合操作期间仅从所述容积的一侧进入的的可能性。本专利技术更具体地适用于组装大型结构。根据本领域现有技术，图I中，并排放置的两个壳体元件(11，12)的组装通过中间部件例如套环(13)或拼接板来实现。所述套环垂直于组装平面(10)、并在组装平面(10)的两侧上延伸。两个壳体元件垂直于组装平面支承在套环上，并且通过垂直于套环和所述壳体元件之间的接触表面延伸的紧固件(21、22)被紧固到套环上。如果该组件经受垂直于组装平面的方向的牵引力或压缩应力，对应于该应力的力流从一个元件流动经过套环至另一元件。因此，该力流从第一壳元件(11)流至紧固件(21)，在使所述第一壳元件(11)和紧固件(21)经受剪切应力和翻边(burring)应力的情况下，然后从紧固件(21)流至套环(13)，并从套环又流过紧固件(22)到第二壳元件(12)。从而该力流能够在没有对界面结构造成损坏的风险的情况下流动，特别是如果该应力是周期性的，套环和壳体元件之间的接触表面(101、102)必须在形状和周长上进行完全调整，并且紧固件必须在其外壳内以没有间隙的方式安装。这些条件在大型部件的情况下是很难遵守的。特别是，其要求存在的部件的非常严格的形状公差以及紧固件的沉孔安装。这就是说，部件是预先组装的，并且钻预定接纳紧固件的孔通过将预组装的部件保持就位而同时实现。该操作过程，对组装的回弹性而言至关重要，然而，在时间方面却非常不利。大多数情况下，其需要具备对壳体元件的每一侧进入的入口以进行钻孔和装配紧固件。在待组装的元件由复合材料，诸如树脂的连续纤维层的层压体制成的情况下，元件的在组装平面的附近处的厚度必须大大地增加。实际上，这种类型的材料对于翻边仅具有弱的阻力。因此，在通过该组件的力流较高的情况下，其需要使用具有较大的直径的紧固件，并因此间隔地更开并覆盖更大的长度，以及与两个金属壳体元件的组装相比，安装更多数量的紧固件。壳体元件的这种局部加强使得所述壳体元件在相当程度上更具刚性，以致其更难适应形状和周长。此外，元件的组装因而增大了力流与壳体元件的中性轴线的偏离，所以，该力与组装的元件的端部刚性的组合在从组装得到的结构中产生了附加的弯曲应力。关于剪切流，即，平行于组装平面作用的应力也能够做出同样的论点。本专利技术的目的在于，通过提出设计成用于组装两个复合材料的壳体元件而使得能够在结构中传输力流而不会产生附加应力的组装设备和组装方法，来克服该本领域现有技术的缺点。从本领域现有技术中已知的设备，如图2中，特别是从欧洲专利EP1234984和申请US2003205011中——两者都属于本申请人——用于组装复合材料的壳体元件(13)和金属壳体元件(14)，借助于设置成垂直于该组装平面的牵引轴(23)，通过平行于该组装平面的表面而对复合材料的壳体元件(13)和金属壳体元件(14)进行组装。这种组装允许两个壳体元件在不利用套环的情况下被连接。然而，这种设备不能被转用到两个复合材料的壳体元件的组装的情况中。实际上，在这种情况下，牵引轴必须在其壳体中并且在较长的长度上进行完全地调整，以便将剪切流从一个元件传送到另一元件而不会由于翻边而损坏壳体的风险。当部件中其居中长度大于其直径，总体上为其直径的两倍时，这种轴被认为进行了大的长度上的调整。在该本领域现有技术的情况下，轴的这种极大的安装长度仅存在于复合材料侧上。在金属侧，形成壳体元件的材料的翻边阻力大得多，使得轴只居中于小于或等于其直径的较小的距离内。以此方式，能够在两个元件对接起之前在由复合材料制成的元件 的侧上预定位所述轴，然后将所述轴引入到金属元件(14)中，并通过拖拉该轴，以便使两个壳体元件更靠近在一起，直到其组装表面(113、114)接触。轴的在金属部分中的短居中长度，使得该安装对于两个相对的壳体元件的孔之间的轻微的对准缺陷不是非常敏感。如果需要更大的对准精度，金属侧上的界面的形状，与其外翻边(141)，允许预组装的元件通过金属侧沉孔安装。然而，在壳体元件由复合材料制成的情况下，在该本领域现有技术的外翻边不能在该端部的机械特性没有大的下降的情况下被再生产，此时，该外翻边将相对于垂直于组装平面的应力而处于膨胀中而工作。这种模式的应力对于复合材料而言实际上是特别不利的。即使以复合材料制成这样的形状，后者的机械回弹性的设计约束将使牵引轴从壳体元件的中性轴线偏离，并会产生附加的力矩。如果需要流过界面的力流使得用于翻边阻力的条件要求在牵引轴和孔之间的大的接触长度，那么有必要在轴的直径与孔的直径之间具有能够吸收两个壳体元件的相对的孔之间的轻微的调整缺陷的调整公差。然而，这种类型的安装——能够传送大的周期性的力——必须实现为无间隙，因此不具有能够吸收所述对准缺陷的调整公差。由于不可能沉孔安装，因此该安装不能被实现。
技术实现思路
为了解决本领域的之前状态的这些缺陷，本专利技术提出了一种用于组装复合材料制成的两个结构元件的设备，该设备包括两个带凸缘的圆筒形容器，所述两个带凸缘的圆筒形容器中的每一个均由垂直于该圆筒的轴线的孔眼穿过；可被引入到所述孔眼内的轴；支承装置，所述支承装置支承在圆筒状容器的内表面上并且能够在当轴延伸穿过两个容器中的孔眼时保持轴的张力；将轴置于张力下的装置。以此方式，能够组装两个复合材料的壳体元件而无需实现在这些元件中的一个的端部处具有外翻边的形状、以及放置在孔中的容器中的每侧上容纳的牵引轴。这种构型使得能够促使牵引轴更靠近壳体元件的大致在其厚度的中央处的中性轴线，以避免当界面经受应力时产生附加力矩。有利的是，圆筒形的容器中的至少一个包括能够在当该容器安装在孔中时，在该容器中施加和保持轴向张力的装置。通过在容器中施加张力，壳体元件被沿其厚度局部地压紧。不仅在当这样组装的部件处于应用中时流过界面的力流的作用下，而且在组装操作期间，当组装的元件抵接在一起并且紧固时，尤其是在对其孔中的牵引轴进行过盈调整的情况下，该压缩限制所述元件的剥离的风险。为了防止在当牵引轴被引入接纳孔中时，对接纳所述牵引轴的所述孔造成损坏，牵引轴包括由具有更大直径的平滑部分分开的两个带螺纹的端部，可以在孔中调整这两个带螺纹的端部。因此，具有较小直径的螺纹部分不容易在孔中造成划痕。当通过多个根据本专利技术的设备来实现组装时，其通过过盈装配有利地吸收了两个元件之间的孔的静态不确定性以及位置和方向的轻微的差异。牵引轴与结构元件中的孔之·间的轻微对准或取向的缺陷在组装过盈公差中被吸收。过盈装配由将具有比孔大的直径的插入件引入到该孔中而组成。这将产生无间隙的紧配合。以此方式，可通过更高或更低的过盈值产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：盖伊·莫朗，弗雷德里克·万什，让皮埃尔·库菲尼亚尔，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，
类型：
国别省市：