专利名称：轻型产品平台结构装配方法
技术领域：
产品发明涉及一种某产品平台的结构装配方法，产品方法依托于一套工艺装备， 应用于轻型化产品平台，更具体地，涉及产品平台结构装配方法、精度保证方法及其应用的
ZC ο
背景技术：
传统的中、大型产品结构由中心承力筒、层板、隔板、大梁、撑杆、侧板组成，具有较高的刚度和结构精度保持能力；产品研制过程中的各项动作对结构精度的影响也较小，能够满足产品研制要求。但在生产、科研过程中，某些产品对重量控制有很严格的要求，需要采用轻型化结构。图1为在一个实例中，某一应用于卫星的典型的轻型化产品平台的结构分解图，该产品平台包括顶板、底板、中心十字隔板、中层板、侧板等零件，各零件同样采用轻量化设计。这种结构刚度较低，精度保持能力较差，特别是在研制过程中需要拆除侧板的状态下。从设计角度上讲，在侧板安装在产品体上的情况下，上述产品平台的结构刚度足以满足产品的精度。但是在研制过程中，由于需要进行大量的产品内操作，还需要在卧式镗床上进行组合加工，这些操作都需要拆除侧板，甚至有时候在产品体上同时安装两块侧板都无法得到保证。当侧板不能安装在产品体上时，结构刚度将大幅度下降，整个产品的精度也将无法得到保证。例如，产品在壳体装配时，侧板拆装一次引起的顶板上太阳翼安装铰链处精度变化为0. 3mm，超出了研制要求，这是不能容许的。另外，产品结构主要由铝蜂窝夹层结构件组成，铝蜂窝夹层结构件的平面度精度不高，单个的铝蜂窝夹层结构件的刚度一般也不高。此类结构在轻型化设计时，在装配过程中容易产生变形，而且变形无规律。这就造成轻型某产品平台结构装配后形位精度保证困难，重复装配精度保证困难。
发明内容
本发明的目的是克服轻型产品结构平台由于其重量轻、刚性低、易变形的特点而使得其精度保持能力、重复装配精度保证能力无法满足设计要求的缺陷，从而提供一套能够提高产品研制过程中的结构刚度与结构的精度保持能力，提高重复装配精度的工艺装配和方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种轻型产品平台的结构装配方法，所述轻型产品平台包括顶板、底板、下隔板、上隔板、中层板、侧板；所述底板上安装有下隔板，所述下隔板上安装有多数中层板，所述中层板上安装所述上隔板，所述上隔板上再安装所述顶板； 所述侧板垂直安装在所述顶板与底板之间，且位于所述下隔板、中层板、上隔板的外侧；该方法包括步骤1)、确定所述轻型产品平台的主基准与辅助基准；所述主基准为所述底板反面四边上的四个圆形凸台，所述辅助基准为所述底板在II象限两侧的两个平面；步骤2~)、将所述侧板中的至少两个加工成工艺侧板，并在所述侧板和所述工艺侧板上设立定位销；其中，所述工艺侧板为镂空式的侧板；步骤幻、将高精度转台调水平，将工艺适配器固定在所述高精度转台上，调好水平度和同轴度以作为产品的主基准，然后将所述底板固定在所述工艺适配器上，利用基准刻线和定位销找准位置，接着对准基准刻线依次从下而上装配所述轻型产品平台的各个零部组件，并在装配过程中进行精度修正。上述技术方案中，在每个所述的侧板或工艺侧板上至少设立5个定位销，其中2个定位销对应底板，其中1个定位销对应中层板，其中2个定位销对应顶板。上述技术方案中，在所述的步骤；3)中，所述工艺适配器包括上下两个圆环，两圆环之间通过柱体连接；在所述上、下圆环上各有4个定位孔，所述4个定位孔在圆环上成90 度对称排列，其中相对的2个定位孔的圆心连线通过所述圆环的圆心。上述技术方案中，在所述的步骤幻中，在从下而上装配所述轻型产品平台的各个零部组件的过程中，所述顶板、中层板、底板之间的平行度至少为0. 5mm，位置度至少为 0. 5mmο上述技术方案中，在所述的步骤幻中，在装配过程中进行精度修正包括在安装下隔板后，对安装后的下隔板顶部做修正，以保证所述中层板的整体平面度和平行度至少为 0. 2mmο上述技术方案中，还包括在所述顶板与侧板间安装隔热垫片的步骤，该步骤包括 首先将所述隔热垫片粘贴在侧板上，然后进行试装，根据所述隔热垫片与所述顶板的自然贴合情况，对隔热垫片进行修正，使得两者在自然状态下能很好的贴合，然后用力矩扳手拧紧所述顶板与所述侧板的垂直连接螺钉，使得所述顶板的受迫变形控制在0. 05mm以内，而且重复精度在0. 02mm。本发明的优点在于本发明能够保证轻型产品结构平台在装配时的精度。
下面结合附图和具体实施方式
对产品发明作进一步说明，其中附图1为在一个实例中某一应用于卫星的典型的轻型化产品平台的结构分解图；附图2为本发明的装配方法的流程图；附图3为本发明中所涉及的工艺适配器示意图；附图4为本发明中所涉及的工艺侧板示意图。
具体实施例方式在下面的实施例中，将以图1中所提到的应用于卫星的某一轻型化产品平台为例，对其装配方法进行说明。参考图2，该装配方法包括步骤1、确立产品平台的主基准与辅助基准。在对产品平台进行加工、装配前，首先需要确立产品平台的主基准与辅助基准。在背景技术中所提到的传统的大型、中型产品的主基准为底板与上裙的圆环形连接面，这个主基准的上方是中心承力筒，下方是上裙、过渡段，使用包带进行产品箭分离。而图1所示的产品平台采用的产品箭分离方式不使用包带，如产品直接采用四个爆炸螺栓的形式进行产品箭分离，因此其结构主基准是底板反面四边上的四个圆形小凸台，为离散平面，与传统产品形式完全不同，这使结构装配时主基准定位、连接困难。产品的主基准底板与适配器的连接面由四个凸台组成，为了使这个离散的主基准便于在产品研制过程中使用，需要采用图3所示的有精度要求的工艺适配器。该工艺适配器包括上下两个圆环，两圆环之间通过柱体连接。在所述上、下圆环上各有4个定位孔，所述4个定位孔在圆环上成90度对称排列，其中相对的2个定位孔的圆心连线通过所述圆环的圆心。以这一工艺适配器作为产品装配的基础，只要将适配器的水平度调整到位，产品的基准也就得到了保证。再通过基准十字刻线和定位销确保研制过程中基准和精度的一致性。对该工艺适配器的使用在下文中将有相应描述。主基准确立之后，在产品组合加工前，按照主坐标系和基准刻线，在底板的II象限两侧加工出两个小平面，就得到了产品平台的辅助基准。步骤2、将所述侧板中的至少两个加工成工艺侧板，并在所述侧板和所述工艺侧板上设立定位销。要得到本实施例的轻型产品平台，需要对其各个零部件做装配与组合加工。所述的组合加工是保证产品结构精度的最后一道措施，在组合加工过程中首先需要解决的是拆装侧板的精度复位和研制过程中精度保持的问题，这个问题如果无法得到解决，那么结构精度也就无从谈起了，可以说这是某产品壳体装配中最重要也是最具特殊性的问题。因此在装配及组合加工之前需要采用安装定位销和工艺侧板的方法来确保复位精度。本实施例中所涉及的轻型化产品平台在没有安装侧板的状态下刚性很差，一个单机的重量就足以使层板发生变形，而且侧板与层板的连接孔位多，每次拆装侧板不可能在同一个位置，层板也不可能在同一个状态，这些变化足以破坏中层板上精度单机安装面的精度和I、III象限太阳翼安装面的精度。考虑到从侧板安装面看，三块层板是柔性的，而侧板是刚性的，因此可以利用侧板的刚性来定位三块层板，利用侧板及定位销来解决拆装侧板的结构精度复位问题。决定产品结构精度的要素主要有I、III象限顶板的太阳翼铰链位置、底板的太阳翼压紧支架位置，中层板的精度单机安装面位置和姿轨控机组安装位置。 根据上述分析结果本实施例在Ι、ΙΙΙ象限侧板分别设立5个定位销，即底板2个，中层板1 个，顶板2个。底板上的2个定位销用于确保2个太阳翼压紧支架的位置，中层板上的1个定位销用于确保底板与中层板的相对位置，顶板上的2个定位销用于确保2个铰链的位置和三块层板的相对位置。通过侧板与层板配打定位销，利用侧板的刚性来解决层板刚度差的问题，利用侧板和定位销来保证层板的精度复位，这样的方法，既有力的解决了产品体结构刚性差容易丧失精度的问题，又有效的提高了太阳翼铰链安装位置的精度。通过这种方式能够达到复位精度在0. 03mm左右。由于在产品研制过程中侧板不能保证一直安装在产品上，需要对产品体内部进行组合加工和大量的产品内操作，为了解决研制过程中及组合加工时的精度保持问题，采取了利用工艺侧板的方法。工艺侧板即为镂空式的侧板，如附图4所示，通过镂空来保证操作位置，同时又不减少与层板、隔板的连接，来保证结构的精度。这样就能保证产品在研制过程中始终有两块侧板或工艺侧板安装在产品体上，有力的保证了产品结构的精度和精度稳定性。为了使工艺侧板能有与正式侧板相当的固定效果，也采用与正式侧板相同的方式配打了定位销。可以说工艺侧板在产品的整个研制过程中起到了非常重要的作用，是本实施例中所涉及的产品平台壳体装配和精度修正技术的重要依托之一。步骤3、对产品平台进行装配，并在装配过程中进行精度修正。零部组件的精度、壳体装配的精度将是后续组合加工顺利实现产品结构精度的有力保证。壳体装配中最基产品的精度目标是三块层板(即顶板、中层板、底板)的平行度 (0. 5mm)和位置度(0. 5mm)，为此将需要用到高精度转台和三坐标测量机。首先将高精度转台调水平，工艺适配器固定在转台上，调好水平度和同轴度，作为产品的主基准，将底板固定在工艺适配器上，利用基准刻线和定位销找准位置。然后依次从下而上装配产品的各个零部组件，并对准基准刻线。在装配产品平台的零部组件时，需要保证三块层板的平行度。
背景技术：
中所述的传统的大、中型产品为中心承力筒结构，层板由承力筒支撑，所以只要承力筒在加工时达到设计的平行度要求，装配时层板的平行度也就有了保证。但本实施例中所要装配的轻型化产品平台为十字隔板结构，十字隔板由三个零件组成，如图1中的标示为下隔板的十字隔板由三块隔板组装而成，由于在装配后，各隔板的高度很难做到完全一致，且各隔板的顶部也不是很平，这就导致三块隔板装配在一起之后不可能有很好的平行度和平面度。为了解决这个问题，需要在装配的过程中，对中层板安装面的平面度与平行度进行修正。在底板上装配好三块下隔板之后，就形成了中层板安装面，由于零件加工误差和装配误差的存在，使得这个中层板安装面的平面度和平行度并不是非常理想，这时就需要根据实际测得的平面度和平行度数据对这个面进行局部的修正处理，使得有较好的整体平面度和平行度 (0. 2mm)，从而保证中层板安装到位之后平行度能达到设计要求。同样在安装顶板前也需要对由三块上隔板组成的顶板安装面进行同样的修正处理。本实施例中所涉及的轻型化产品平台在应用中存在这样一种情况需要将卫星的太阳翼安装在顶板上。因此，顶板向II、IV象限伸长形成飞翼结构，使得II、IV侧板与顶板的螺钉连接为垂直连接，这与常用的水平连接有很大的不同(I、III侧板与顶板的连接为水平连接)。由于是垂直连接，而且中间还需要粘贴玻璃钢隔热垫片，这使得连接面存在间隙，不能很好的贴合。在这种情况下拧紧螺钉，强行使连接面贴合，必将引起顶板的受迫变形，破坏了顶板的平面度和平行度，而恰恰顶板上的太阳翼铰链安装面有较高的形位精度要求。这种由于螺钉的垂直连接方式严重的影响到壳体装配精度的问题也是此类产品平台上出现的一个特殊问题。为了解决这个矛盾就必须想办法使顶板的受迫变形降到最小。为此采取了如下措施首先将隔热垫片粘贴在侧板上，在产品体上进行试装，根据隔热垫片与顶板的自然贴合情况，对隔热垫片进行修正，使得两者在自然状态下能很好的贴合，然后用力矩扳手拧紧顶板与侧板的垂直连接螺钉，从而保证顶板基产品无受迫变形。通过这种方式使得顶板的受迫变形控制在0. 05mm以内，而且重复精度在0. 02mm。
权利要求
1.一种轻型产品平台的结构装配方法，所述轻型产品平台包括顶板、底板、下隔板、上隔板、中层板、侧板；所述底板上安装有下隔板，所述下隔板上安装有多数中层板，所述中层板上安装所述上隔板，所述上隔板上再安装所述顶板；所述侧板垂直安装在所述顶板与底板之间，且位于所述下隔板、中层板、上隔板的外侧；该方法包括步骤1)、确定所述轻型产品平台的主基准与辅助基准；所述主基准为所述底板反面四边上的四个圆形凸台，所述辅助基准为所述底板在II象限两侧的两个平面；步骤2~)、将所述侧板中的至少两个加工成工艺侧板，并在所述侧板和所述工艺侧板上设立定位销；其中，所述工艺侧板为镂空式的侧板；步骤幻、将高精度转台调水平，将工艺适配器固定在所述高精度转台上，调好水平度和同轴度以作为产品的主基准，然后将所述底板固定在所述工艺适配器上，利用基准刻线和定位销找准位置，接着对准基准刻线依次从下而上装配所述轻型产品平台的各个零部组件，并在装配过程中进行精度修正。
2.根据权利要求1所述的轻型产品平台的结构装配及精度保证方法，其特征在于，在每个所述的侧板或工艺侧板上至少设立5个定位销，其中2个定位销对应底板，其中1个定位销对应中层板，其中2个定位销对应顶板。
3.根据权利要求1所述的轻型产品平台的结构装配及精度保证方法，其特征在于，在所述的步骤幻中，所述工艺适配器包括上下两个圆环，两圆环之间通过柱体连接；在所述上、下圆环上各有4个定位孔，所述4个定位孔在圆环上成90度对称排列，其中相对的2个定位孔的圆心连线通过所述圆环的圆心。
4.根据权利要求1所述的轻型产品平台的结构装配及精度保证方法，其特征在于，在所述的步骤幻中，在从下而上装配所述轻型产品平台的各个零部组件的过程中，所述顶板、中层板、底板之间的平行度至少为0. 5mm，位置度至少为0. 5mm。
5.根据权利要求1所述的轻型产品平台的结构装配及精度保证方法，其特征在于，在所述的步骤幻中，在装配过程中进行精度修正包括在安装下隔板后，对安装后的下隔板顶部做修正，以保证所述中层板的整体平面度和平行度至少为0. 2mm。
6.根据权利要求1所述的轻型产品平台的结构装配及精度保证方法，其特征在于，还包括在所述顶板与侧板间安装隔热垫片的步骤，该步骤包括首先将所述隔热垫片粘贴在侧板上，然后进行试装，根据所述隔热垫片与所述顶板的自然贴合情况，对隔热垫片进行修正，使得两者在自然状态下能很好的贴合，然后用力矩扳手拧紧所述顶板与所述侧板的垂直连接螺钉，使得所述顶板的受迫变形控制在0. 05mm以内，而且重复精度在0. 02mm。
全文摘要
本发明公开了一种轻型产品平台的结构装配方法，包括确定轻型产品平台的主基准与辅助基准；将所述侧板中的至少两个加工成工艺侧板，并在所述侧板和所述工艺侧板上设立定位销；其中，工艺侧板为镂空式的侧板；将高精度转台调水平，将工艺适配器固定在所述高精度转台上，调好水平度和同轴度以作为产品的主基准，然后将所述底板固定在所述工艺适配器上，利用基准刻线和定位销找准位置，接着对准基准刻线依次从下而上装配所述轻型产品平台的各个零部组件，并在装配过程中进行精度修正。
文档编号B64G1/10GK102556367SQ20111036245
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者吴跃莺, 张伟, 王正华, 童利东 申请人:上海卫星工程研究所