专利名称：一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于飞机对合加工的夹具装置，更特别地说，是涉及基于空 间结构与仿真分析的一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，应用于飞机机身、机 翼交点对合装配加工，属于飞机制造技术领域。
背景技术：
在飞机制造领域中，尤其是战斗机制造时，机身、机翼分别加工成型后，由于 制造及装配误差，需再对合加工。目前采用的方式是手工配铰，机身、机翼分别在托架 上调姿插销对合后，抽出定位销，进行对合加工，加工中所依靠的定位通过机身、机翼 自重来维持。此种方式不能有大的切削力，否则极易造成机身、机翼的跑位，导致最后 加工成的孔位对合不上。这大大制约了加工技术的应用，严重滞后了飞机的装配加工周 期，同时无法保障飞机的加工质量。
加工现实状况以及新一代战机的研制需要我们提供一种切实可行的飞机机身、 机翼交点对合加工夹具装置，以保证飞机在对合加工中的稳定，提高加工效率，确保加工质量。发明内容
1、目的本发明的目的是提供一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，它 用于保证加工过程中飞机机身、机翼的稳定性，使加工过程高效，可靠。
此种飞机机身、机翼对合加工装置采用软件CATIA V5R17成图，并置于飞机数 模中进行空间运动仿真，保证结构合理，同时采用力学仿真，保证刚强度符合要求。
2、技术方案本发明一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，它是由由夹 具前段组件1，夹具后段组件2，连接组件以及附件构成，其间位置连接关系是夹具前 段组件1与夹具后段组件2通过连接组件连接在一起，再通过连接组件及附件与机身耳片 51、机翼耳片52连接固定在一起。参照附1、图2。
所述夹具前段组件1，包括夹具前段基体11，夹具前段垫块12，夹具前段底套 13，前导套压紧螺钉14。其间位置连接关系是2个夹具前段垫块12拧在夹具前段基体 11内侧，机翼耳片52连接固定在一起。参照附1、图2。
所述夹具前段组件1，包括夹具前段基体11，夹具前段垫块12，夹具前段底套 13，前导套压紧螺钉14。其间位置连接关系是2个夹具前段垫块12拧在夹具前段基体 11内侧，夹具前段底套13压进夹具前段基体11的底孔113中，其两端面分别与夹具前段 基体11内、外端面齐平。2个前导套压紧螺钉14拧在夹具前段基体11外端面上。
该夹具前段基体11，见图3、图2，它是弓形结构，其内端面带弧形凸台，凸台 用于减少机身压紧螺钉33伸出长度，提高螺钉压紧强度，弧形结构用于防止与机翼耳片 52干涉。上、下端面各有一个梯形视窗孔，可用于观测加工状况及排屑，为保证连接强 度，此梯形视窗孔上边界不超过夹具前段基体11的内端面，此梯形视窗孔梯形斜边边界4线与斜切倒角的斜切线平行；上、下端面的横梁各有2个销孔通孔111、3个连接螺栓螺 纹孔通孔112;其侧面有1个底孔通孔113、2个前导套压紧螺钉螺纹盲孔114，2个压紧 螺钉螺纹孔通孔115，3个支撑顶丝螺纹通孔116，2个拉紧螺钉通孔117;内端面有2个 螺纹盲孔118。靠近机身位置的另一侧面有三段台阶斜切倒角，上段倒角断面119避免与机身耳片 上横梁513干涉，其断面形状呈L形，中段倒角断面120避免与机身耳片斜筋514干涉， 其断面形状呈矩形，下段倒角断面121避免与机身耳片下横梁515干涉，其断面形状呈L 形。该夹具前段基体11，材料采用Lc4超硬铝，在保证强度前提下达到轻质效果。该夹 具前段垫块12，其外形是下端为螺纹，上端为圆柱状，在圆柱端铣有两侧槽便于安装。 夹具前段垫块12通过螺纹盲孔118拧紧在夹具前段基体11内侧端面上。其数量是2个。 该夹具前段底套13，其外形是内部空心圆柱状，壁厚为5_，两端圆周内侧有2X45° 倒角，便于安装。夹具前段底套13外径与夹具前段基体侧面底孔113内径过盈配合，将 夹具前段底套13挤压进底孔113，使夹具前段底套13两端面分别与夹具前段基体11内、 外端面齐平。材料采用T12A碳素工具钢。该前导套压紧螺钉14，大钉帽，圆柱状，其 上开有内六角槽。用于将加工中所用前导套压紧固定在夹具前段底套13内。
所述夹具后段组件2，包括夹具后段基体21，夹具后段垫块22，夹具后段底套 23，后导套压紧螺钉M。其间位置连接关系是2个夹具后段垫块22拧在夹具后段基体 21内侧，夹具后段底套23压进夹具后段基体21的底孔213中，其两端面分别与夹具后段 基体21内、外端面齐平。2个后导套压紧螺钉M拧在夹具后段基体21外端面上。
该夹具后段基体21，见图4、图2，它也是弓形结构，其内端面带弧形凸台，凸 台用于减少机身压紧螺钉33伸出长度，提高螺钉压紧强度，弧形结构用于防止与机翼耳 片52干涉。上、23挤压进底孔213，使夹具后段底套23两端面分别与夹具后段基体21 内、外端面齐平。材料采用T12A碳素工具钢。该后导套压紧螺钉M，大钉帽，圆柱 状，其上开有内六角槽。用于将加工中所用后导套压紧固定在夹具后段底套23内。
上述“前导套压紧螺钉14”和“后导套压紧螺钉M”，其前导套与后导套是与 本装置相邻接的部件，通过压紧螺钉与本装置相连接。
所述连接组件，包括4组销31，6组连接螺栓32，4组机身压紧螺钉33，6组机 翼支撑顶丝34，4组拉紧螺钉35，4个压板36，4个螺母37。它们都对称分布于夹具前 段组件1与夹具后段组件2上。该销31: 08长40mm圆柱销，用于将夹具前段基体 11与夹具后段基体21对正，防剪切。该连接螺栓32: MlO长50mm内六角不锈钢螺栓 用于将夹具前段基体11与夹具后段基体21连接在一起。该机身压紧螺钉33 M12长 90mm内六角不锈钢螺钉用于将夹具前段基体11，夹具后段基体21与机身耳片51紧固在 一起。该机翼支撑顶丝34: M12长60mm内六角顶丝，与机翼耳片52外端面接触，支 撑机翼耳片52。该拉紧螺钉35: MlO长IlOmm外六角不锈钢螺钉，螺钉头内端面与压 板36阶梯槽端面接触，螺钉尾部拧有螺母37。该压板36:为带两层阶梯长条孔的长方 体，头部与机翼耳片52内侧端面接触，中部阶梯槽埋有拉紧螺钉35钉头，尾部与夹具前 段垫块12或夹具后段垫块22接触，是拉紧螺钉35与机翼耳片52过渡连接装置。该螺 母37 MlO拧在拉紧螺钉35尾部。
所述附件是垫片，该垫片是折弯铝条，防干涉需切去部分，在机身压紧螺钉33与机身耳片51外端面接触处添加，防止施力时压紧螺钉端部在机身耳片端面留下压印。
机身耳片51、机翼耳片52是所述飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置应用对 象，机身耳片51、机翼耳片52对合后通过本夹具装置夹持固定，进而进行后续机身、机 翼交点对合加工。
3、优点及功效本发明一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置具有如下优点。
(1)首次将夹具应用到对合装配加工中，改变了传统机身、机翼对合加工无固定 夹具，加工过程不稳定的现状，飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置与飞机机身、机 翼形成闭环力流，使加工力成为内力，大大提高了加工过程中飞机状态的稳定性。
(2)采用飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，飞机机身、机翼固持状态稳 定，加工时可采用较大切深，大大减少了加工所需刀杆数量，提高了加工效率。
(3)飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置经过验证，紧固加工过程中动、静刚 度稳定，使产品加工质量完全能够得到保证。
(4)飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置的使用使得加工工艺过程大大简化， 节约了加工成本。
图1是本发明一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置的外部结构示意图
图2是图1爆炸视图
图3是本发明夹具前段基体结构示意图
图4是本发明夹具后段基体结构示意图
图5是飞机机身、机翼交点处耳片结构示意图
图5a是机身耳片结构示意图
图恥是机翼耳片结构示意图
图中 1.夹具前段组件 11.夹具前段基体111.销孔通孔 112.螺纹通孔 113.底孔通孔114.螺纹盲孔 115.螺纹通孔 116.螺纹通孔 117.通孔118.螺纹盲 孔12.夹具前段垫块13.夹具前段底套14.前导套压紧螺钉2.夹具后段组件21.夹具 前段基体211.销孔通孔 212.通孔 213.底孔通孔214.螺纹盲孔215.螺纹通孔 216.螺纹通孔 217.通孔 218.螺纹盲孔22.夹具后段垫块23.夹具后段底套24.后 导套压紧螺钉31.销 32.连接螺栓 33.机身压紧螺钉34.机翼支撑顶35.拉紧 螺钉36.压板 37.螺母41.夹具前段垫片42.夹具后段垫片51.机身耳片511.前表面 512.后表面52.机翼耳片521.前耳片外端面522.后耳片外端面523.内端面具体实施方式
下面结合附图对本装置进行进一步说明。
请参见图1，图2，图3，图4，图5所示，本发明一种飞机机身、机翼交点对合 加工夹具装置是由夹具前段体组件1，夹具后段体组件2，连接组件及附件四部分构成。 其间位置连接关系是夹具前段组件1与夹具后段组件2通过连接组件连接在一起，再通 过连接组件及附件与机身耳片51、机翼耳片52连接固定在一起。
1.夹具前段组件1是由夹具前段基体11，夹具前段垫块12，夹具前段底套13， 前导套压紧螺钉14构成。2个夹具前段垫块12通过螺纹盲孔118连接在夹具前段基体11 内侧，夹具前段底套13与夹具前段基体11的底孔113过盈配合，其过盈量为0.03mm， 通过虎钳将夹具前段底套13挤压进夹具前段基体底孔113，使夹具前段底套13两端面分 别与夹具前段基体11内、外端面齐平。2个前导套压紧螺钉14拧在夹具前段基体11外 端面的螺纹盲孔114中。
2.夹具后段组件2是由夹具后段基体21，夹具后段垫块22，夹具后段底套23， 后导套压紧螺钉M构成。2个夹具后段垫块22通过螺纹盲孔218连接在夹具后段基体21 内侧，夹具后段底套23与夹具后段基体21的底孔213过盈配合，其过盈量为0.03mm， 通过虎钳将夹具后段底套23挤压进夹具后段基体底孔213，使夹具后段底套23两端面分 别与夹具后段基体21内、外端面齐平。2个后导套压紧螺钉M拧在夹具后段基体21外 端面的螺纹盲孔214中。
3.夹具前段组件1与夹具后段组件2通过4组销31和6组连接螺栓32连接成一 个整体。销31穿过夹具前段体基体11的销孔通孔111以及夹具后段体组件2的销孔通 孔211，使销孔位置对正，进而将夹具前段基体11与夹具后段基体21轴向定位。连接螺 栓32用外六角扳手拧紧，分别穿过夹具后段基体21的通孔212与夹具前段基体11的螺 纹通孔112，将夹具前段体基体11与夹具后段基体21固定在一起。
4.夹具前段垫片41挂在夹具前段基体11内端面带弧形凸台上，夹具后段垫片42 挂在夹具后段基体21内端面带弧形凸台上。2组机身压紧螺钉33穿过夹具前段基体11 的2组螺纹通孔115，压在夹具前段垫片41上，夹具前段垫片41与机身耳片51前表面 511接触；2组机身压紧螺钉33穿过夹具后段基体21的2组螺纹通孔215，压在夹具后 段垫片42上，夹具后段垫片42与机身耳片51后表面512接触。夹具前段基体11与夹 具后段基体12上的机身压紧螺钉33用外六角扳手拧紧对称预拧紧后，夹具前段组件1与 夹具后段组件2固定在机身耳片51上。
5.3组机翼支撑顶丝34穿过夹具前段基体11的3组螺纹通孔116，压在机翼耳 片52的前耳片外端面521上；3组机翼支撑顶丝34穿过夹具后段基体12的3组螺纹通 孔116，压在机翼耳片52的后耳片外端面522上，用外六角扳手预拧紧。
6.2组拉紧螺钉35穿过夹具前段基体11的两组通孔117，螺钉头埋入压板36 中，螺钉头内端面与压板36阶梯槽端面接触，螺钉尾部从夹具前段基体11上通孔117伸 出，拧有螺母37。压板36头部与机翼耳片52内侧端面523接触，尾部与夹具前段垫块 12接触；2组拉紧螺钉35穿过夹具后段基体21的两组通孔217，螺钉头埋入压板36中， 螺钉头内端面与压板36阶梯槽端面接触，螺钉尾部从夹具后段基体21上通孔217伸出， 拧有螺母37。压板36头部与机翼耳片52内端面523接触，尾部与夹具后段垫块22接 触。用内六角套筒扳手预拧紧所有拉紧螺钉螺母37，夹具前段组件1与夹具后段组件2 固定在机翼耳片52上。
7.用定力扳手依次将机翼支撑顶丝34，机身压紧螺钉33，拉紧螺钉35定力拧 紧，定力值分别为2N · M，20N · M，15N · M，至此整个飞机机身、机翼交点对合加 工夹具装置与飞机机身、机翼耳片固定装夹完成，可进行后续加工。
本发明公开了一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，是国内首次将夹具装置应用到飞机机身、机翼交点对合装配加工领域，通过本装置将飞机机翼、机身耳片 夹持固定在一起，形成稳定的加工环境，大大提高了加工的稳定性，使加工质量得到保 证，同时提高到了加工效率，节约了加工成本，为飞机机身、机翼交点对合加工提供了重要保障。
权利要求
1. 一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，其特征在于它是由由夹具前段组 件(1)，夹具后段组件(2)，连接组件以及附件构成，夹具前段组件(1)与夹具后段组件 (2)通过连接组件连接在一起，再通过连接组件及附件与机身耳片(51)、机翼耳片(52) 连接固定在一起；所述夹具前段组件(1)，包括夹具前段基体(11)，夹具前段垫块(12)，夹具前段底 套(13)，前导套压紧螺钉(14) ； 2个夹具前段垫块(12)拧在夹具前段基体(11)内侧， 夹具前段底套(13)压进夹具前段基体(11)的底孔(113)中，其两端面分别与夹具前段基 体(11)内、外端面齐平，2个前导套压紧螺钉(14)拧在夹具前段基体(11)外端面上；该 夹具前段基体(11)是弓形结构，其内端面带弧形凸台，凸台用于减少机身压紧螺钉(33) 伸出长度，提高螺钉压紧强度，弧形结构用于防止与机翼耳片(52)干涉；上、下端面各 有一个矩形视窗孔，可用于观测加工状况及排屑；上、下端面的横梁各有2个销孔通孔 (111)，3个连接螺栓螺纹孔通孔(112)，其侧面有1个底孔通孔(113)，2个前导套压紧 螺钉螺纹盲孔(114)，2个压紧螺钉螺纹孔通孔(115)，3个支撑顶丝螺纹通孔(116)，2 个拉紧螺钉通孔(117)，内端面有2个螺纹盲孔(118)；该夹具前段垫块(12)，其外形 是下端为螺纹，上端为圆柱状，在圆柱端铣有两侧槽便于安装，夹具前段垫块(12)通过 螺纹盲孔(118)拧紧在夹具前段基体(11)内侧端面上，其数量是2个；该夹具前段底套 (13)，其外形是内部空心圆柱状，壁厚为4-6mm，两端圆周内侧有2X45°倒角，便于 安装；夹具前段底套(13)外径与夹具前段基体侧面底孔(113)内径过盈配合，将夹具前 段底套(13)挤压进底孔(113)，使夹具前段底套(13)两端面分别与夹具前段基体(11) 内、外端面齐平；该前导套压紧螺钉(14)，大钉帽，圆柱状，其上开有内六角槽，用于 将加工中所用前导套压紧固定在夹具前段底套(13)内；所述夹具后段组件(2)，包括夹具后段基体(21)，夹具后段垫块(22)，夹具后段底 套(23)，后导套压紧螺钉(24) ； 2个夹具后段垫块(22)拧在夹具后段基体(21)内侧， 夹具后段底套(23)压进夹具后段基体(21)的底孔(213)中，其两端面分别与夹具后段基 体(21)内、外端面齐平；2个后导套压紧螺钉(24)拧在夹具后段基体(21)外端面上； 该夹具后段基体(21)，它也是弓形结构，其内端面带弧形凸台，凸台用于减少机身压紧 螺钉(33)伸出长度，提高螺钉压紧强度，弧形结构用于防止与机翼耳片(52)干涉；上、 下端面各有一个矩形视窗孔，可用于观测加工状况及排屑；上、下端面的横梁各有2个 销孔通孔(211)，3个连接螺栓通孔(212)；侧面有1个底孔通孔(213)，2个后导套压紧 螺钉螺纹盲孔(214)，2个压紧螺钉螺纹通孔(215)，3个支撑顶丝螺纹通孔(216)，2个 拉紧螺钉通孔(217)；内端面有2个螺纹盲孔(218)；该夹具后段垫块(22)，其外形是 下端螺纹，上端为圆柱状，为了便于安装，铣出两侧槽；夹具后段垫块(22)通过螺纹盲 孔(218)拧紧在夹具后段基体(21)内侧端面上，其数量是2个；该夹具后段底套(23)， 其外形呈内部空心圆柱状，壁厚为4-6mm，两端圆周内侧有2X45°倒角，便于安装； 夹具后段底套(23)外径与夹具后段基体侧面底孔(213)内径过盈配合，将夹具后段底套 (23)挤压进底孔(213)，使夹具后段底套(23)两端面分别与夹具后段基体(21)内、外端 面齐平；该后导套压紧螺钉(24)，大钉帽，圆柱状，其上开有内六角槽，用于将加工中 所用后导套压紧固定在夹具后段底套(23)内；所述连接组件，包括4组销(31)，6组连接螺栓(32)，4组机身压紧螺钉(33)，6组机翼支撑顶丝(34)，4组拉紧螺钉(35)，4个压板(36)，4个螺母(37)；对称分布于夹具 前段组件(1)与夹具后段组件(2)上；该销(31)是0 8长40mm圆柱销，用于将夹具前 段基体(11)与夹具后段基体(21)对正，防剪切；该连接螺栓(32)是MlO长50mm内六 角不锈钢螺栓，用于将夹具前段基体(11)与夹具后段基体(21)连接在一起；该机身压紧 螺钉(33)是M12长90mm内六角不锈钢螺钉，用于将夹具前段基体(11)、夹具后段基体 (21)与机身耳片(51)紧固在一起；该机翼支撑顶丝(34)是M12长60mm内六角顶丝， 与机翼耳片(52)外端面接触，支撑机翼耳片(52)；该拉紧螺钉(35)是MlO长IlOmm外 六角不锈钢螺钉，螺钉头内端面与压板(36)阶梯槽端面接触，螺钉尾部拧有螺母(37)； 该压板(36)为带两层阶梯长条孔的长方体，头部与机翼耳片(52)内侧端面接触，中部阶 梯槽埋有拉紧螺钉(35)钉头，尾部与夹具前段垫块(12)、夹具后段垫块(22)接触，是 拉紧螺钉(35)与机翼耳片(52)过渡连接装置；该螺母(37)是MlO螺母，拧在拉紧螺钉 (35)尾部；所述附件是垫片，该垫片是折弯铝条，防干涉需切去部分，在机身压紧螺钉(33)与 机身耳片(51)外端面接触处添加，防止施力时压紧螺钉端部在机身耳片端面留下压印。
2.根据权利要求1所述的一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，其特征在于 该夹具前段基体(11)，材料采用Lc4超硬铝，在保证强度前提下达到轻质效果。
3.根据权利要求1所述的一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，其特征在于 该夹具后段基体(21)，材料采用Lc4超硬铝，在保证强度前提下达到轻质效果。
4.根据权利要求1所述的一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，其特征在于 该夹具前段底套(13)，材料采用T12A碳素工具钢。
5.根据权利要求1所述的一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，其特征在于 该夹具后段底套(23)，材料采用T12A碳素工具钢。
全文摘要
本发明一种飞机机身、机翼交点对合加工夹具装置，它是由由夹具前段组件、夹具后段组件、连接组件以及附件构成，夹具前段组件与夹具后段组件通过连接组件连接在一起，再通过连接组件及附件与机身耳片、机翼耳片连接固定在一起。本发明是国内首次将夹具装置应用到飞机机身、机翼交点对合装配加工领域，通过本装置将飞机机翼、机身耳片夹持固定在一起，形成稳定的加工环境，大大提高了飞机装配加工的稳定性，使加工质量得到保证，同时提高到了加工效率，节约了加工成本，为飞机机身、机翼交点对合加工提供了重要保障。它在飞机制造技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。
文档编号B64F5/00GK102020022SQ201010526030
公开日2011年4月20日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者张德远, 张成茂, 王斌 申请人:北京航空航天大学