一种用于桁架结构装配的调节装置及其方法与流程

本发明属于航空航天技术领域，尤其涉及飞行器大型桁架装配可调节装置及其方法。

背景技术：

大型复合材料桁架是先进飞行器的主要部件，复合材料管与金属或复合材料接头通过胶粘剂粘接而成。大型复合材料桁架结构，尤其是碳纤维桁架结构，在航空、航天领域具有广泛的应用，现代太阳能飞机、高空飞艇为了增加翼面铺盖太阳能电池板面积，以及降低结构总体重量，进而提高续航能力，翼展可达到数十米以上，目前美国、瑞士等国家发展的太阳能动力高空长航时飞行器均采用这种大翼展、大展弦比的机翼及机身结构。对于卫星及空间站等航天器，大型复合材料桁架结构也能够大幅度提高这些飞行器的空间飞行性能。

鉴于飞行器应用的复合材料桁架的大跨度、大截面特点，设计者设计时需要特别考虑对于这种结构装配的有效性、可行性、可重复性。桁架装配是大型复合材料桁架制造中非常重要和复杂的问题，复合材料桁架具有超静定结构特点，具有承受多向受力特点，对其刚度和稳定性能要求较高，具有能够承受集中载荷、动载荷能力，因此对工装精度要求很高。但是，复合材料桁架装配需要特殊的加温固化粘胶工艺，而复合材料桁架本身的低热膨胀系数，因此不能对工装进行升温以防工装热膨胀变形而影响精度，因此复合材料桁架工装有不同于传统的特点及难度。

传统上复合材料桁架装配一般在全金属焊接工装上进行，主要缺点有：1、对于大型桁架结构，如果桁架结构复杂，导致焊接工装加工复杂。2、随着跨度增加，桁架柔性不断增大，模块数量过多，装配误差将导致桁架整体稳定性降低，横向失稳，进而容易发生桁架破坏事故，因此需要在工装内部增加可调节装置，以提高工装的适应性、灵活性、替换性。3、对于桁架设计参数的微小改变，焊接工装就需要更改甚至重新加工制造，将导致工装制造成本增加，降低生产效率。因此，设计一种可调节装配装置，既能满足使用性能要求，同时成本低廉又方便使用和拆装的结构就显得非常必要。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述问题，特别是解决现有技术中桁架装配工装位移无法调节的问题以及降低重复加工工装成本，提高工装利用重复性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种用于桁架结构装配的调节装置，包括：第一固定组件，其与用于桁架结构装配的固定工装相连接；第二固定组件，其与用于桁架结构装配的可调节工装相连接；调节组件，所述调节组件的一端与所述第一固定组件枢转连接，所述调节组件的另一端与所述第二固定组件枢转连接；其中，通过所述调节组件的伸缩以及所述第一固定组件相对于所述固定工装的位置调节、所述第二固定组件相对于所述可调节工装的位置调节，能够调节所述可调节工装相对于所述固定工装的位移。

其中，所述调节组件包括：导向套，所述导向套内设置内螺纹；分别设置在导向套两端的两个调节杆，各所述调节杆的一端设置外螺纹；其中，旋转所述导向套使得所述内螺纹与所述外螺纹配合，以便调节所述可调节工装相对于所述固定工装的位移。

进一步的，所述调节组件还包括：分别设置在所述导向套与各所述调节杆相结合的部位处的锁紧螺母，用于当调整到位后，通过所述锁紧螺母对所述调节组件进行锁紧。

其中，各所述调节杆的另一端为叉形结构，各所述叉形结构通过销轴分别与所述第一固定组件、第二固定组件枢转连接。

优选的，所述第一固定组件、第二固定组件均包括：固定底座；紧固件；其中，通过所述紧固件将所述固定底座连接在所述固定工装或所述可调节工装上。

优选的，所述调节装置包括多组所述调节组件。

优选的，所述调节组件由不锈钢材料或者铝合金材料制成。

此外，本发明还提供一种用于桁架装配的调节方法，所述调节方法是通过如上所述的调节装置来实施的，所述方法包括：将第一固定组件安装在固定工装的指定位置上；将调节组件的一端与第一固定组件相连接；将第二固定组件安装在可调节工装指定位置上；将调节组件的另一端与第二固定组件相连接；调整第一固定组件与固定工装、第二固定组件与可调节工装的位置，然后通过第一固定组件的紧固件将第一固定组件固定在固定工装上，通过第二固定组件的紧固件将第二固定组件固定在可调节工装上，通过所述调节组件的伸缩调节所述可调节工装相对于所述固定工装的位移。

其中，根据桁架的结构以及调节量程选择不同调节组件。

其中，不同所述调节组件具有不同的螺距和/或调节杆长度和/或调节杆直径。

本发明的优点在于：与先前技术相比，本发明可对大型桁架结构装配工装进行微调，显著提高工装精度，消除焊接、机械连接及工装材料本身性能缺陷的影响，有效抵消初始应力，能够准确地实现设计精度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明的调节装置的主视图；

图2示出了根据本发明的调节装置的侧视图；

图3示出了根据本发明的调节装置安装在固定工装的主视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，如图1、2、3所示，本发明的用于桁架结构装配的调节装置1包括第一固定组件以及第二固定组件，第一固定组件与桁架结构装配的固定工装2相连接；第二固定组件与桁架结构装配的可调节工装相连接。第一固定组件、第二固定组件两者结构相同，即都具有固定底座101、301、紧固件102、302。在本实施例中，固定底座为U型结构，通过合金或者标准钢材切割制造，加工周期短，易于实现，具有耐疲劳特性，重复性好，刚度高，增加了装置的使用寿命及精度。紧固件将固定底座固定在在固定工装或可调节工装上，优选紧固件为螺栓。此外，调节装置1还包括调节组件，其一端与第一固定组件枢转连接，另一端与第二固定组件枢转连接。为了调节可调节工装相对于所述固定工装的位移，通过调节组件的伸缩以及第一固定组件相对于固定工装、第二固定组件相对于可调节工装的位置以调节可调节工装相对于所述固定工装的位移。第一固定组件、第二固定组件用于限定调节装置的位置，并保持其稳定。

如图1-2所示，调节组件包括：导向套202和调节杆201、203，所述导向套两端都设置有内螺纹也可以整个导向套内壁设置为内螺纹，调节杆上一端设置有外螺纹，即在导向套两端各旋入一调节杆，调节杆另一端与固定组件连接。优选调节杆另一端采用叉形结构，该叉形结构具有孔，通过连接组件与第一固定组件、第二固定组件枢转连接。连接组件4需要承载拉力、压力、以及弯曲力作用，优选连接组件为销轴401、螺母402，当然也可以采用螺栓、丝杠，并通过开口销、螺母限位。也就是在U型固定底座两侧设置有孔，销轴穿入该孔以及叉形端上的孔通过螺母固定。通过旋转调节套使得其内螺纹与调节杆的外螺纹配合以实现螺纹内旋和外旋，达到调实现调节所述可调节工装相对于所述固定工装的位移。该调节组件主要起到调节距离、微调角度、刚性支撑、防扭转的作用。

为了在调整到位后防止松动，调节组件还包括：锁紧螺母204、205，该锁紧螺母设置在导向套与调节杆结合两端上，用于当调整到位后，通过锁紧螺母对所述调节组件进行锁紧，以达到自锁的功能。

该调节装置针对于复合材料桁架工装，由螺丝调节结构构成，各组件单独装配，设计结构简单，安装快捷，效率高，而且寿命长，部件材料为不锈钢或铝合金。尤其是，所述调节组件为不锈钢或者铝合金材料。

本发明还提供了一种桁架装配的调节方法，所述调节方法是通过上述的调节装置来实施的，包括如下步骤：

将第一固定组件安装在固定工装的指定位置上；

将调节组件的一端与第一固定组件相连接；

将第二固定组件安装在可调节工装指定位置上；

将调节组件的另一端与第二固定组件相连接；

调整第一固定组件与固定工装、第二固定组件与可调节工装的位置，然后通过第一固定组件的紧固件将第一固定组件固定在固定工装上，通过第二固定组件的紧固件将第二固定组件固定在可调节工装上，通过所述调节组件的伸缩调节所述可调节工装相对于所述固定工装的位移。

具体地，本发明的调节方法包括：

将第一固定组件放置在固定工装指定位置，通过螺栓与固定工装上面的孔连接，固定底座101可以根据要求移动位置，满足特定的装配需要。第二固定组件的固定底座101固定在可调工装上面，通过螺栓102连接，固定底座101位置也可调节。第一固定组件、二者均可设计为标准组合件，可根据各种工装类型进行标准化设计，固定底座作用是刚性支承，通过调节固定底座位置，通过螺栓预紧来实现定位，为可拆卸结构，组装后的固定组件可单独放置，作为标准组件。

根据设计要求，确定桁架结构装配工装调节精度，然后确定调节装置的调节量程、精度，选用调节组件，调节组件优选上述螺纹调节及刚性支承的左右两头为叉形结构，通过销钉或螺杆与固定组件连接，整体装置为可拆卸，组装后的调节装置可单独放置，作为标准组件。通过选择不同螺距、调节杆长度、调节杆直径，以便保证工装强度、刚度性能，提高调节精度。将调节组件的一端与第一固定组件相连接，将调节组件的另一端与第二固定组件相连接，即调节杆的叉形结构通过销钉或螺杆与固定组件连接。旋转调节组件的调节套，当调整到位后，通过锁紧螺母对调节组件进行锁紧，以达到自锁的功能，防止松动。调节组件可以标准化定制，对于通用尺寸工装甚至可以选用封闭性叉形花兰螺丝代替。固定组件、调节组件结构成型简单，并采用标准化采购或定制，成本低廉。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。