[发明专利]一种以增材制造技术制作的APU舱门铰链接头

说明书

本发明属于大型民用客机APU舱门技术领域，提供了一种以增材制造技术制作的APU舱门铰链接头，该APU舱门铰链接头整体成左右对称结构，主要由底板、外侧缘条、内侧缘条、左侧腹板、右侧腹板、桁架和点阵结构组成。本发明涉及的APU舱门铰链接头在满足强度、刚度要求的前提下，与相同/相似材料的常规接头相比，经过拓扑优化后的零件较传统加工方式的零件减重50％以上、满足安装要求、满足APU门打开/关闭功能要求，同时制造效率显著提高。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种以增材制造技术制作的APU舱门鹅颈铰链接头结构。

背景技术

大型客机的辅助动力舱，简称APU舱，APU为飞机提供照明和空调引气，并为主发动机提供引气和电源等。APU舱为APU设备及舱内系统的维护提供通路，同时保证机身尾部的气动外形。

APU舱门为双扇对开结构，飞行状态时，每扇门通过鹅颈铰链接头和插销锁组件锁紧在机身周边结构上。APU舱门打开时，舱门与机身结构依靠鹅颈铰链接头连接。所设计的鹅颈铰链接头为APU舱门的支撑结构，每扇APU舱门通过三个鹅颈铰链接头与APU舱结构连接。

目前，传统鹅颈铰链接头的技术方案多为锻造件或是机加件。锻造件需要进行前期的模具设计和制造，对于一个型号，有若干个鹅颈铰链接头，就需要相应数量的模具。在飞机的研发阶段，设计方案变更较快，需要的模具更多，浪费较为严重，锻造的生产方式耗时长，影响飞机的研发进度。而机加件需要进行编程，并且由于鹅颈铰链接头材料是钛合金，机加难度较大，需要的工时较多，不能满足飞机研发阶段设计方案频繁变更的需求。这样的生产方式不经济，给飞机研发增加成本。

为飞机项目寻找快速制造、较低加工成本，并保证机械性能的加工方式尤其重要。

发明内容

为解决上述难题，本发明提供了一种以增材制造技术制作的鹅颈铰链接头。此制造技术生产的接头减少了结构重量，无需锻造模具的设计制造，或是机械加工的编程，有利于提高结构效率、降低加工成本。

本发明的技术方案：

一种以增材制造技术制作的APU舱门铰链接头，该APU舱门铰链接头整体成左右对称结构，主要由底板、外侧缘条、内侧缘条、左侧腹板、右侧腹板、桁架和点阵结构组成；

底板的两个短边的边缘为直线，分别连接内侧缘条和外侧缘条的一端；底板两个长边的边缘为波浪状，分别连接左侧腹板和右侧腹板的一端；内侧缘条、外侧缘条、左侧腹板和右侧腹板的另一端集中于螺栓孔；在满足刚度的条件下，底板、内侧缘条和外侧缘条上开有减轻孔；

内侧缘条和外侧缘条的截面为变尺寸长方形，靠近底板的一侧截面尺寸较大，靠近螺栓孔的一侧截面尺寸较小；

APU舱门铰链接头内部，从底板至螺栓孔设置有相互连接的桁架，最底部的桁架连接在底板上，其余部分连接在内侧缘条和外侧缘条上；

根据刚度需求，腹板上的部分通孔处和桁架位置处填充有由正八面体微杆组成的点阵结构，点阵结构与腹板形成一体结构。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提供的APU舱门鹅颈铰链接头，属于增材制造技术在民用航空领域的应用，采用符合适航规章制度要求的防火、耐火的要求。适航规章要求的防火区内，鹅颈铰链接头采用钛合金材料制造，并接头的结构达到适航要求的防火耐火的最小尺寸要求。鹅颈铰链接头连接APU舱门结构及APU舱门周结构，在舱门打开和关闭的过程中，能够实现良好的舱门旋转，避免出现结构的卡滞。鹅颈铰链接头结构整体强度高、轻量化、效率高、成本低。