一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置的制作方法

本实用新型属飞机制造技术领域，具体涉及一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置。

背景技术：

航空航天技术是目前我国八大前沿技术领域之一，航空航天产业技术创新能力如何直接影响到国防安全和一国的国际竞争力与影响力。飞机成型技术作为航空航天技术中的一门，代表着一个国家航空技术领域的实力和影响力。传统的飞机结构采用合金材料、结构钢等金属材料，存在着诸多缺陷，如工艺流程复杂，加工难度大，生产周期长，质量重等。复合材料的出现对于飞机的快速成型有着重要的意义。复合材料具有比强度和比模量高，以及广泛的材料可设计性和易于整体成型等许多优异特性。将其用于飞机结构上，可比常规的金属结构减重20％～30％，并可明显改善飞机气动弹性特性，提高飞机性能。同时，由于复合材料具有更好的抗疲劳和抗腐蚀特性，合理的应用复合材料可提高飞机的寿命和安全性，改善飞机的维修性，降低飞机的全寿命使用成本。

在飞机机身制造过程中存在一个关键问题：模具制造问题和结构重量优化问题。复合材料机身的外形尺寸与其制造模具有着极其密切的关系。为保证复合材料机身设计外形和尺寸精度，机身越大，成型时对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度提高。模具的制作周期长，生产效率低。

综上所述，目前使用的模具工艺具有一定的缺点，不能满足科学研究和现代化快速生产的需要，从而提出了一种新型的铺缠结合的机身成型方式。但因为在现有的承载装置均无法满足对体积庞大的飞机机身在成型过程中的承载，因此需要研制出一种新型的机身成型过程中的辅助承载装置，以满足相关的需求。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，它可靠性高，综合功能更强，能够满足在机身回转成型过程中能够对非回转体轮廓截面实时承载，能克服普通承载装置刚性差和难于自动化控制的缺陷。

本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，它包括安装基座组件、左承载组件、右承载组件，所述左承载组件、右承载组件分别固定在安装基座组件的上方，所述左承载组件与右承载组件安装位置对应，左承载组件和右承载组件位于同一水平直线，分别并位于机身的两侧。如图1、图2。

所述的安装基座组件包括有安装底板、A电机支座、A轴承、A轴承座、导轨、A滑块、B轴承、B轴承座、B滑块、C轴承、C轴承座、B电机支座、滑轨支座，所述A电机支座、A轴承座、B轴承座、C轴承座、B电机支座从左向右分别通过螺钉固定在安装底板上，滑轨支座通过螺钉固定在安装底板上，滑轨支座上的导轨分前后两条平行设置在轴的两侧，在两条导轨中部两侧位置上分别安装有A滑块、B滑块；导轨通过螺钉固定在滑轨支座上；A轴承、B轴承的内圈分别与丝杠过盈配合，A轴承、B轴承的外圈分别与A轴承座、B轴承座过盈配合；所述A轴承和A轴承座位于安装底板的左侧部，B轴承、B轴承座位于安装底板的中部，并在两个导轨中间。

所述左承载组件包括依次连接的伺服电机、联轴器、丝杠、丝杠螺母、滚轮支座，以及轴承端盖、橡胶圈、滚轮、滚轮轴、轴承、轴承套、键；

所述伺服电机通过螺栓固定在左端的A电机支座上，所述丝杠通过联轴器与伺服电机连接，丝杠安装在A轴承、B轴承上，并与丝杠螺母相配合安装于滚轮支座的轴孔内，所述滚轮与两侧橡胶圈套在滚轮轴上，滚轮用键固定在滚轮轴上，防止滚轮与滚轮轴相对滑动，所述轴承安装于轴承套内，轴承套套在滚轮支座的丝杠孔上，所述轴承端盖贴合在轴承上，起防尘作用。

所述丝杠与A轴承和B轴承之间为紧配合，丝杠螺母通过螺钉固定在滚轮支座上，并与轴孔过盈配合，轴承内圈与滚轮轴之间为紧配合，轴承套与轴承端盖通过螺钉固定在滚轮支座上，滚轮支座的两侧通过螺钉与A滑块相连接，滚轮支座随A滑块在导轨上做往复运动。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述左承载组件与右承载组件的承载组件结构相同，同轴线，并且对称安装。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述左承载组件中的滚轮可绕滚轮轴自由转动，随着机身的转动，滚轮始终在与丝杠轴线相平行的方向上贴合机身做水平往复运动，同时滚轮绕滚轮轴自由转动，这样的设计使得机身与滚轮间的滑动摩擦力转变为了滚动摩擦力。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述C轴承、C轴承座、B滑块用于右承载组件。

左承载组件上的滚轮、轴承和滚轮轴构成了支撑过程中的力学转换机构，它将机身与滚轮间的滑动摩擦力转换为滚轮的滚动摩擦力。

本实用新型与现有技术相比具有以下显著的优点：

目前，用于飞机机身等大型复合材料构件铺放成型的增材制造装备的研发仍然有一些问题有待突破，具有实时支撑能力的辅助承载装置就是其中之一。飞机机身等弱刚性部件在铺放成型过程中将承受较大的垂直载荷，容易导致其在铺放过程中变形，严重影响成型精度。现有的承载装置仅能满足圆形截面轮廓部件旋转中的辅助承载，或者非圆截面轮廓部件的静止承载，都无法满足非圆截面轮廓部件旋转运动中的实时辅助承载。本实用新型针对这一问题，发明了一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，满足了飞机机身自动铺放成型型过程中的刚度要求，显著提高了成型精度；保证了连续自动铺放，提高了成型效率；承载装置与机身部件为滚动接触，保证了成型表面质量。解决了弱刚性非圆截面轮廓部件自动铺放成型的难题。

附图说明

图1为本实用新型中部承载装置应用示意图。

图2为本实用新型中部承载装置结构示意图。

图3为本实用新型安装基座组件机构示意图

图4为本实用新型左承载组件结构示意图。

图5为本实用新型左承载轮与轴连接示意图。

图6为本实用新型左滚轮支座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图6。

图中各部件说明：

1、安装基座组件；(2)、左承载组件；(3)、右承载组件；(4)、机身；

安装底板(101)、A电机支座(102)、A轴承(103)、A轴承座(104)、导轨(105)、A滑块(106)、B轴承(107)、B轴承座(108)、B滑块(109)、C轴承(110)、C轴承座(111)、B电机支座(112)、滑轨支座(113)。

伺服电机(201)、联轴器(202)、丝杠(203)、丝杠螺母(204)、滚轮支座(205)、轴承端盖(206)、橡胶圈(207)、滚轮(208)、滚轮轴(209)、轴承(210)、丝杠孔(211)、轴承套(212)、键(213)、轴孔(214)。

本实用新型一种用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，它包括安装基座组件(1)、左承载组件(2)、右承载组件(3)，所述左承载组件(2)、右承载组件(3)分别固定在安装基座组件(1)的上方，所述左承载组件(2)与右承载组件(3)安装位置对应，左承载组件(2)和右承载组件(3)位于同一水平直线，分别并位于机身(4)的两侧。如图1、图2。

所述的安装基座组件(1)包括有安装底板(101)、A电机支座(102)、A轴承(103)、A轴承座(104)、导轨(105)、A滑块(106)、B轴承(107)、B轴承座(108)、B滑块(109)、C轴承(110)、C轴承座(111)、B电机支座(112)、滑轨支座(113)，所述A电机支座(102)、A轴承座(104)、B轴承座(108)、C轴承座(111)、B电机支座(112)从左向右分别通过螺钉固定在安装底板(101)上，滑轨支座(113)通过螺钉固定在安装底板(101)上，滑轨支座(113)上的导轨(105)分前后两条平行设置在轴的两侧，在两条导轨(105)中部两侧位置上分别安装有A滑块(106)、B滑块(109)；导轨(105)通过螺钉固定在滑轨支座(113)上；A轴承(103)、B轴承(107)的内圈分别与丝杠(203)过盈配合，A轴承(103)、B轴承(107)的外圈分别与A轴承座(104)、B轴承座(108)过盈配合；所述A轴承(103)和A轴承座(104)位于安装底板(101)的左侧部，B轴承107、B轴承座(108)位于安装底板(101)的中部，并在两个导轨中间。

所述左承载组件(2)包括依次连接的伺服电机(201)、联轴器(202)、丝杠(203)、丝杠螺母(204)、滚轮支座(205)，以及轴承端盖(206)、橡胶圈(207)、滚轮(208)、滚轮轴(209)、轴承(210)、轴承套(212)、键(213)；

所述伺服电机(201)通过螺栓固定在左端的A电机支座(102)上，所述丝杠(203)通过联轴器(202)与伺服电机(201)连接，丝杠(203)安装在A轴承(103)、B轴承(107)上，并与丝杠螺母(204)相配合安装于滚轮支座(205)的轴孔(214)内，所述滚轮(208)与两侧橡胶圈(207)套在滚轮轴(209)上，滚轮(208)用键(213)固定在滚轮轴(209)上，防止滚轮(208)与滚轮轴(209)相对滑动，所述轴承(210)安装于轴承套(212)内，轴承套(212)套在滚轮支座(205)的丝杠孔(211)上，所述轴承端盖(206)贴合在轴承(210)上，起防尘作用。

所述丝杠(203)与A轴承(103)和B轴承(107)之间为紧配合，丝杠螺母(204)通过螺钉固定在滚轮支座(205)上，并与轴孔(214)过盈配合，轴承(210)内圈与滚轮轴(209)之间为紧配合，轴承套(212)与轴承端盖(206)通过螺钉固定在滚轮支座(205)上，滚轮支座(205)的两侧通过螺钉与A滑块(106)相连接，滚轮支座(205)随A滑块(106)在导轨上做往复运动。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述左承载组件(2)与右承载组件(3)的承载组件结构相同，同轴线，并且对称安装。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述左承载组件(2)中的滚轮(208)可绕滚轮轴(209)自由转动，随着机身(4)的转动，滚轮(208)始终在与丝杠(203)轴线相平行的方向上贴合机身(4)做水平往复运动，同时滚轮(208)绕滚轮轴(209)自由转动，这样的设计使得机身(4)与滚轮(208)间的滑动摩擦力转变为了滚动摩擦力。

所述的用于飞机机身成型过程中的中部承载装置，所述C轴承(110)、C轴承座(111)、B滑块(109)用于右承载组件(3)。如图4、图5。

在承载机身(4)的过程中，承载点就是机身轮廓曲线和支撑轮轮廓曲线的交点，机身4和承载轮之间是滚动摩擦，没有相对运动。

工作时，整个辅助承载装置位于机身(4)的中后部，机身(4)在主轴的带动下以一定的速度做旋转运动。左承载组件(2)与右承载组件(3)以其丝杠(203)轴线为中心线，滚轮支座(205)带动承载部分的滚轮(208)沿与丝杠(203)轴线相平行的方向上始终贴合机身(4)做往复运动，同时滚轮(208)绕滚轮轴(209)做自由旋转运动。根据机身旋转的瞬时姿态，两承载轮分别在各自伺服电机的控制下，移动相应的位移，承载轮始终保持与机身外轮廓曲线贴合运动。当承载轮与机身外轮廓曲线贴合时，承载轮的自由转动可将其与机身之间的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力，从而实现了辅助承载装置在降低对承载轮和机身摩擦损耗的同时又实现了对机身的实时承载。

本实用新型装置能够满足在机身回转成型过程中能够对非回转体轮廓截面实时支撑，能克服普通支撑装置刚性差和难于自动化控制的缺陷，生产效率高，生产能力大，产品质量稳定，无需人工手动调整。