[发明专利]一种力-位协同的复合材料翼盒装配方法

说明书

本发明涉及一种力‑位协同的复合材料翼盒装配方法，包括以下步骤：对骨架预装配；对上壁板预装配，首先在框架上设置壁板定位器，使用安装有力/扭矩传感器且末端执行器为真空吸盘的机械手吸取上壁板，然后所述机械手驱动上壁板以较快速度移动到装配初始位置，所述机械手缓慢向左移动带动上壁板触碰到壁板竖梁定位器时停止运动，接着所述机械手缓慢向上移动驱动上壁板触碰到壁板上梁定位器时停止运动，用夹紧钳将上壁板固定在骨架上，完成上壁板的预定位；对下壁板预装配，最后将上、下壁板与骨架连接在一起。本发明结合了位置控制和力控制技术，驱动移动装置将上下壁板送达最佳装配位置，从而在保证装配时间最小化的同时不损伤复合材料壁板结构。

技术领域

本发明涉及一种力-位协同的复合材料翼盒装配方法，属于飞机装配技术领域。

背景技术

相比于传统的金属材料，先进复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀等优点，在飞机制造中得到了越来越广泛的应用。在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、增加飞机结构的整体性，减少装配工作量，提高飞机的综合性能。

尽管复合材料成型工艺技术不断发展，使复合材料结构的整体性有较大提高，但是，受复合材料本身性质以及成型工艺方法复杂性的限制，复合材料构件的制造几何精度不易控制。复合材料构件大多使用半模成型，一面与成型模具接触，称为贴膜面，另一面与真空袋接触，称为非贴膜面。其中，贴膜面成型精度较高，而非贴膜面由于树脂的流动和纤维树脂热膨胀系数的差异，成型精度较低，尺寸和形位偏差较大，其零部件的实际形状及尺寸与理论设计模型之间存在一定的制造偏差，因此，复合材料结构在装配时，配合面处会产生装配间隙，这会给装配结构带来不利影响。

复合材料翼盒包括上壁板、下壁板、前梁、后梁和翼肋，而翼肋又由左肋、中间肋和右肋构成。复合材料翼盒装配时，首先要将前、后梁和翼肋在型架上进行定位、夹紧、制孔和连接，形成翼盒骨架结构，然后再将上、下壁板上型架进行定位、夹紧、制孔和连接。传统的飞机装配使用的装配定位方法是“位置控制”，即利用安装在装配型架上的定位件对飞机构件进行定位，保证装配精度。但是这一方法也显示出一定的局限性：首先，装配型架的设计、制造、安装与调整需要较长的准备周期，需要花费大量的资金；其次，在型架上装配构件时，工序较为繁琐，需要人为调整构件位置、夹紧、制孔、去毛刺、清理、连接等，这无疑加大了工人的劳动量，不利于自动化、数字化在飞机装配中的应用。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服传统工装中复合材料翼盒装配时产生过大的装配应力的缺点，提出一种针对飞机复合材料翼盒装配的力-位协同控制的装配方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种力-位协同的复合材料翼盒装配方法，所述复合材料翼盒通过工装进行装配，所述工装由框架以及设置在框架上的前梁定位器、后梁定位器和壁板定位器构成；所述壁板定位器包括定位底座、插入定位底座内的弹簧套筒以及固定在弹簧套筒外端面的壁板定位板，所述弹簧套筒内端面与弹簧的一端相连，所述弹簧的另一端与定位底座的内端面相连，所述弹簧套筒可以在外力作用下压缩弹簧，从而使弹簧套筒在定位底座内滑动；所述装配方法包括以下步骤：

步骤一、将后梁、前梁、左肋、中间肋和右肋组成的骨架进行临时连接从而对骨架预装配；

步骤二、对上壁板预装配，具体包括以下步骤：

步骤S201、分别在框架左侧竖梁和上侧横梁的预定位置设置壁板定位器作为壁板竖梁定位器和壁板上梁定位器，所述壁板定位器的壁板定位板端部均设有与上壁板形状相对应的侧面挡板和壁面挡板；

步骤S202、使用安装有力/扭矩传感器且末端执行器为真空吸盘的机械手吸取上壁板，所述机械手驱动上壁板以较快速度从远处移动到装配初始位置，所述装配初始位置为距离最终装配位置预定长度的位置；