一种复合材料机身壁板辅助制造装置的制作方法

本发明涉及航天设备技术领域，具体涉及一种复合材料机身壁板辅助制造装置。

背景技术：

复合材料作为一种新型材料，相比其他材料，它的比强度更高，比刚度更大，而且其力学性能具有可设计性，使得复合材料应用于飞机上时可以减轻飞机重量，提高飞机的安全性和经济性，复合材料以其优异的性能在飞机结构中的用量不断增加，世界先进飞机结构已经出现了复合材料化的趋势，机身壁板是飞机的主体结构，大量复合材料运用到机身壁板的制造中。

相关技术中存在如下缺点，目前国内复合材料零件的尺寸较小，重量均较轻，在安装长桁、壁板脱膜、检测、装配上架、存储运输的过程中，大量的使用人工进行各种操作。由于大型复合材料曲面机身壁板尺寸大，刚度低，在壁板脱膜、机械加工、检测运输的过程中需要多人配合操作，壁板在此过程中变形极大，操作不当可能对壁板造成不可恢复的破坏，且在各工序下可操作性差、效率低，耗时耗力；对于尺寸较大结构复杂的复合材料制件需要在长桁安装、壁板脱膜、检测、装配上架、运输等各工序需要设计多个工装进行使用，制造成本极高，且尺寸较大结构复杂的复合材料制件在各工序转移过程中，需要消耗大量的时间和使用大型设备去调整曲面壁板位置，且转移过程中也极易损伤零件，造成零件的合格率降低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种复合材料机身壁板辅助制造装置，能够降低操作人员的劳动强度，减小各工序转移过程中消耗的时间和对壁板的损伤，提高壁板的生产效率和质量。

本发明的实施例提出了一种复合材料机身壁板辅助制造装置包括：保形组件，所述保形组件包括保形筒、转动齿轮、连接法兰、多个定位部件、多个支撑框架、多个托架支撑梁和多个保形卡板，所述转动齿轮和所述连接法兰在所述保形筒的轴向上相对设置，所述转动齿轮和所述连接法兰与所述保形筒相连且位于保形筒的外部，所述多个托架支撑梁位于所述保形筒的外部，所述多个托架支撑梁设在所述转动齿轮和所述连接法兰之间，且多个托架支撑梁沿所述保形筒的周向间隔布置，所述多个支撑框架均设在所述托架支撑梁的外部，且所述多个支撑框架沿所述保形筒的轴向间隔布置，所述多个定位部件设在所述托架支撑梁上，且所述多个定位部件在所述保形筒的轴向上间隔布置，所述多个保形卡板与所述多个支撑框架相连，且所述多个保形卡板设在所述多个支撑框架的外部；翻转组件，所述翻转组件用于翻转所述保形组件，且所述翻转组件与所述转动齿轮可拆卸的相连；支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述保形组件，且所述支撑组件与所述连接法兰可拆卸的相连；所述翻转组件和所述支撑组件在所述保形筒的轴向上相对布置，且所述翻转组件和所述支撑组件均位于保形筒的外部；转运组件，所述转运组件用于转运所述保形组件，所述转运组件位于所述翻转组件和所述支撑组件之间，所述转运组件位于所述保形组件下方，且所述转运组件上端与所述托架支撑梁可拆卸的相连。

优选地，所述翻转组件，所述翻转组件包括第一支撑架、第二支撑架、两个第三支撑架、翻转部件和第一升降部件，所述第一支撑架与地面相连，所述第二支撑架设在所述第一支撑架上方，所述两个第三支撑架均与所述第二支撑架的上端面相连，所述两个第三支撑架沿所述第二支撑架的长度方向间隔布置，翻转部件设在所述两个第三支撑架之间，所述翻转部件与所述转动齿轮可拆卸的相连，且所述翻转部件通过驱动所述转动齿轮旋转从而带动所述保形组件旋转，所述第一升降部件设在所述第二支撑架和所述第一支撑架之间用以带动所述第二支撑架沿所述第一支撑架高度方向移动。

优选地，所述翻转部件包括驱动器和驱动齿轮，所述驱动器与所述第二支撑架相连，所述驱动齿轮与所述驱动器的输出轴相连，所述驱动齿轮与所述转动齿轮相啮合。

优选地，所述翻转组件还包括两个第一滚轮部件，所述第一滚轮部件设在所述第三支撑架上端用以支撑所述转动齿轮，且所述两个第一滚轮部件与所述两个第三支撑架一一对应，所述第一滚轮部件包括第一滚轮支撑架和第一支撑滚轮，所述第一滚轮支撑架与所述第三支撑架相连，所述第一支撑滚轮与所述第一滚轮支撑架转动连接，所述第一支撑滚轮的外周与所述转动齿轮的外周相接触。

优选地，所述翻转组件还包括第一导向部件，所述第一导向部件设在所述第二支撑架和所述第一支撑架之间，所述第一导向部件为所述第二支撑架沿所述第一支撑架高度方向移动时提供导向。

优选地，所述支撑组件包括第四支撑架、第五支撑架、两个第六支撑架和第二升降部件，所述第四支撑架与地面相连，所述第五支撑架设在所述第四支撑架上方，所述两个第六支撑架均与所述第五支撑架上端相连，所述两个第六支撑架沿所述第五支撑架的长度方向间隔布置，所述第二升降部件设在所述第四支撑架和所述第五支撑架之间用以带动所述第五支撑架沿所述第四支撑架高度方向移动。

优选地，所述支撑组件还包括两个第二滚轮部件，所述第二滚轮部件设在所述第六支撑架上端用以支撑所述连接法兰，且所述两个第二滚轮部件与所述两个第六支撑架一一对应，所述第二滚轮部件包括第二滚轮支撑架和第二支撑滚轮，所述第二滚轮支撑架与所述第六支撑架相连，所述第二支撑滚轮与所述第二滚轮支撑架转动连接，所述第二支撑滚轮的外周与所述连接法兰的外周相接触。

优选地，所述支撑组件还包括第二导向部件，所述第二导向部件设在所述第四支撑架和所述第五支撑架之间，所述第二导向部件为所述第五支撑架沿所述第四支撑架高度方向移动时提供导向。

优选地，所述转运组件包括放置框架、连接框架和多个支撑框架，所述放置框架与地面相接触，所述连接框架设在所述放置框架上端，且所述连接框架的下端与地面之间具有预定距离，所述多个支撑框架均设在所述连接框架上端，且所述多个支撑框架在所述连接框架的长度方向上间隔布置，所述多个支撑框架与所述托架支撑梁可拆卸的相连。

优选地，所述多个支撑框架上端均具有凹槽，当所述多个支撑框架与所述托架支撑梁相连后，所述托架支撑梁位于所述凹槽内。

综上，本发明的实施例的一种复合材料机身壁板辅助制造装置，在大型复合材料曲面机身壁板在安装长桁、脱膜、检测、装配上架、运输的过程中使用同一套辅助装置，保证在各工序状态下复合材料曲面机身壁板的外形，降低了由于操作不当对复合材料曲面机身壁板造成损伤的可能，串联了大型复合材料曲面机身壁板制造多工序，降低操作人员的劳动强度，减小各工序转移过程中消耗的时间和对壁板的损伤，提高壁板的生产效率和质量，还节约了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置中的翻转组件的结构示意图；

图3是图2中所示的翻转组件的主视图；

图4是图2中所示的翻转组件的侧视图；

图5是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置中的转运组件的结构示意图；

图6是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置中的保形组件的结构示意图；

图7是图6所示的保形组件中单个保形部件的结构示意图；

图8是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置中的支撑组件的结构示意图；

图9是图8中所示的支撑组件的主视图；

图10是图8中所示的支撑组件的侧视图；

图11是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于长桁胶接安装工序下的使用状态示意图；

图12是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于壁板脱膜工序下的使用状态示意图；

图13是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于加工和检测工序下的使用状态示意图；

图14是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于壁板转运工序下的使用状态示意图；

图15是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于壁板储存工序下的使用状态示意图；

图16是本发明的实施例的复合材料机身壁板辅助制造装置处于壁板装配上架工序下的使用状态示意图。

图中：

复合材料长桁组件101，壁板成型模具102，机身壁板103，转运小车104，

保形组件110，转动齿轮111，单个保形部件112，连接法兰113，装配法兰114，定位部件115，保形筒116，托架支撑梁117，支撑框架118，保形卡板119，

翻转组件120，第一支撑架121，第二支撑架122，第三支撑架123，驱动器124，第一滚轮部件125，第一升降部件126，第一导向部件127，驱动齿轮128，第一支撑滚轮129，

转运组件130，支撑框架131，连接框架132，放置框架133，

支撑组件140，第四支撑架141，第五支撑架142，第六支撑架143，第二滚轮部件144，第二升降部件145，第二导向部件146，第二支撑滚轮147。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1至图16是本发明的实施例提出了复合材料机身壁板103辅助制造装置包括：保形组件110、翻转组件120、支撑组件140和转运组件130

保形组件110包括保形筒116、转动齿轮111、连接法兰113、多个定位部件115、多个支撑框架131、多个托架支撑梁117和多个保形卡板118，转动齿轮111和连接法兰113在保形筒116的轴向上(如图7所示的x方向)相对设置，转动齿轮111和连接法兰113与保形筒116相连且位于保形筒116的外部，多个托架支撑梁117位于保形筒116的外部，多个托架支撑梁117设在转动齿轮111和连接法兰113之间，且多个托架支撑梁117沿保形筒116的周向间隔布置，多个支撑框架131均设在托架支撑梁117的外部，且多个支撑框架131沿保形筒116的轴向间隔布置，多个定位部件115设在托架支撑梁117上，且多个定位部件115在保形筒116的轴向上间隔布置，多个保形卡板118与多个支撑框架131相连，且多个保形卡板118设在多个支撑框架131的外部。

具体地，如图7和图8所示，保形组件110由多个结构相同的保形部件拼接而成，单个保形部件112包括保形筒116、连接法兰113、装配法兰114、多个定位部件115、多个支撑框架131、多个托架支撑梁117和多个保形卡板118，装配法兰114和连接法兰113分别设在保形筒116的x轴的方向上，并且装配法兰114和连接法兰113均设在保形筒116的外部，多个托架支撑梁117位于保形筒116的外部且沿保形筒116的周向间隔布置，多个支撑框架131均设在托架支撑梁117的外部，且多个支撑框架131沿保形筒116的轴向间隔布置，多个定位部件115在x方向上间隔布置在托架支撑梁117上，多个保形卡板118与多个支撑框架131相连。

本发明中的保形组件110可将不同数量的保形部件拼接用以适用不同长度的壁板，一方面提高了装置的适用范围，另一方面也便于装置的安装和拆卸。当使用保形组件110时，将单个保形部件112中的装配法兰114与相邻保形部件中的连接法兰113相连，并将两端保形部件中的其中一个安装上转动齿轮111。

翻转组件120用于翻转保形组件110，且翻转组件120与转动齿轮111可拆卸的相连。当使用翻转组件120时，将保形组件110放置在翻转组件120上端，且将翻转组件120与转动齿轮111相接触，翻转组件120通过驱动转动齿轮111带动保形组件110翻转。

支撑组件140用于支撑保形组件110，且支撑组件140与连接法兰113可拆卸的相连；翻转组件120和支撑组件140在保形筒116的轴向上相对布置，且翻转组件120和支撑组件140均位于保形筒116的外部。

支撑组件140和翻转组件120在y轴方向上的高度保持一致，避免高度的差异对保形组件110造成损伤。

转运组件130用于转运保形组件110，转运组件130位于翻转组件120和支撑组件140之间，转运组件130位于保形组件110下方，且转运组件130上端与托架支撑梁117可拆卸的相连。

在一些实施例中，翻转组件120，翻转组件120包括第一支撑架121、第二支撑架122、两个第三支撑架123、翻转部件和第一升降部件126，第一支撑架121与地面相连，第二支撑架122设在第一支撑架121上方，两个第三支撑架123均与第二支撑架122的上端面相连，两个第三支撑架123沿第二支撑架122的长度方向(如图2所示的y轴方向)间隔布置，翻转部件设在两个第三支撑架123之间，翻转部件与转动齿轮111可拆卸的相连，且翻转部件通过驱动转动齿轮111旋转从而带动保形组件110旋转，第一升降部件126设在第二支撑架122和第一支撑架121之间用以带动第二支撑架122沿第一支撑架121高度方向(如图2所示的z轴方向)移动。

如图2至图4所示，第一支撑架121与地面相连，第二支撑架122水平设在第一支撑架121的上方，两个第三支撑架123均与第二支撑架122的上端面相连，两个第三支撑架123沿y轴方向间隔布置，第一升降部件126设在第二支撑架122和第一支撑架121之间用以带动第二支撑架122z轴方向上下移动，翻转部件通过驱动转动齿轮111旋转从而带动保形组件110旋转。优选地，第一升降部件126可采用液压升降、气压升降或机械升降等上下升降组件，可以理解的是，本申请对第一升降部件126的类型并不做具体限定。

优选地，翻转部件包括驱动器124和驱动齿轮128，驱动器124与第二支撑架122相连，驱动齿轮128与驱动器124的输出轴相连，驱动齿轮128与转动齿轮111相啮合。

在一些实施例中，翻转组件120还包括两个第一滚轮部件125，第一滚轮部件125设在第三支撑架123上端用以支撑转动齿轮111，且两个第一滚轮部件125与两个第三支撑架123一一对应，第一滚轮部件125包括第一滚轮支撑架和第一支撑滚轮129，第一滚轮支撑架与第三支撑架123相连，第一支撑滚轮129与第一滚轮支撑架转动连接，第一支撑滚轮129的外周与转动齿轮111的外周相接触。

在一些实施例中，翻转组件120还包括第一导向部件127，第一导向部件127设在第二支撑架122和第一支撑架121之间，第一导向部件127为第二支撑架122沿第一支撑架121高度方向移动时提供导向。如图2至图4所示，第一导向部件127包括沿z轴延伸的导向杆，导向杆的沿z轴方向贯穿第一支撑架121和第二支撑架122，当第一升降部件126带动第二支撑架122沿z轴方向上下移动时，导向杆为第二支撑架122的移动提供导向，避免第二支撑架122的移动发生偏移，从而避免对保形组件110上的壁板造成损伤。

在一些实施例中，支撑组件140包括第四支撑架141、第五支撑架142、两个第六支撑架143和第二升降部件145，第四支撑架141与地面相连，第五支撑架142设在第四支撑架141上方，两个第六支撑架143均与第五支撑架142上端相连，两个第六支撑架143沿第五支撑架142的长度方向(如图8所示的y轴方向)间隔布置，第二升降部件145设在第四支撑架141和第五支撑架142之间用以带动第五支撑架142沿第四支撑架141高度方向(如图8所示的z轴方向)移动。

如图8至图10所示，第四支撑架141与地面相连，第五支撑架142水平设在第四支撑架141的上方，两个第六支撑架143均与第五支撑架142的上端面相连，两个第六支撑架143沿y轴方向间隔布置，第二升降部件145设在第四支撑架141和第五支撑架142之间用以带动第五支撑架142沿z轴方向上下移动。优选地，第而升降部件可采用液压升降、气压升降或机械升降等上下升降组件，可以理解的是，本申请对第二升降部件145的类型并不做具体限定。

在一些实施例中，支撑组件140还包括两个第二滚轮部件144，第二滚轮部件144设在第六支撑架143上端用以支撑连接法兰113，且两个第二滚轮部件144与两个第六支撑架143一一对应，第二滚轮部件144包括第二滚轮支撑架和第二支撑滚轮147，第二滚轮支撑架与第六支撑架143相连，第二支撑滚轮147与第二滚轮支撑架转动连接，第二支撑滚轮147的外周与连接法兰113的外周相接触。

在一些实施例中，支撑组件140还包括第二导向部件146，第二导向部件146设在第四支撑架141和第五支撑架142之间，第二导向部件146为第五支撑架142沿第四支撑架141高度方向移动时提供导向。

如图8至图10所示，第二导向部件146包括沿z轴延伸的导向杆，导向杆的沿z轴方向贯穿第四支撑架141和第五支撑架142，当第二升降部件145带动第五支撑架142沿z轴方向上下移动时，导向杆为第五支撑架142的移动提供导向，避免第五支撑架142的移动发生偏移，从而避免对保形组件110上的壁板造成损伤。

在一些实施例中，转运组件130包括放置框架133、连接框架132和多个支撑框架131，放置框架133与地面相接触，连接框架132设在放置框架133上端，且连接框架132的下端与地面之间具有预定距离，多个支撑框架131均设在连接框架132上端，且多个支撑框架131在连接框架132的长度方向(如图5所示的y轴方向)上间隔布置，多个支撑框架131与托架支撑梁117可拆卸的相连。

如图1和图5所示，放置框架133与地面相接触，连接框架132设在放置框架133的上端，连接框架132的下端面与地面之间的预定距离大于或等于转运小车104的高度，多个支撑框架131均匀分布在连接框架132的上端面，优选的，支撑框架131设有六个，当转运组件130与保形组件110相互配合时，支撑框架131与托架支撑梁117相接触，从而对保形组件110的下方实施支撑。

在一些实施例中，多个支撑框架131上端均具有凹槽，当多个支撑框架131与托架支撑梁117相连后，托架支撑梁117位于凹槽内。

下面参照图1至图16描述本发明实施例的复合材料机身壁板103辅助制造装置在不同工序下的使用方法。

如图11所示，当复合材料机身壁板103辅助制造装置处于长桁胶接安装工序下时，将翻转组件120，保形组件110、支撑组件140组装好，将复合材料长桁组件101放置到保形组件110中保形卡板118上，控制翻转组件120中第一升降部件126与支撑组件140中具有第二升降部件145同步下降，整体将复合材料长桁组件101放置于壁板成型模具102的蒙皮上，依靠保形组件110中定位部件115实现复合材料长桁组件101的定位，从而实现了复合材料长桁组件101的安装，安装完成后进行辅助材料的封装工序。

如图12所示，当复合材料机身壁板103辅助制造装置处于壁板脱膜工序下时，撕去固化后的表面辅助材料后，将翻转组件120，保形组件110、支撑组件140组装好，控制翻转组件120中第一升降部件126与支撑组件140中第二升降部件145同步下降，下降到与蒙皮模具贴合，定位依靠保形组件110中具有配合定位的定位部件115实现，依靠保形组件110中的保形卡板118吸附长桁与蒙皮，控制翻转组件120中第一升降部件126与支撑组件140中第二升降部件145同步上升，实现机身壁板103脱离，并在机身壁板103外侧连接绑带，并固定外侧壁板。

如图13所示，复合材料机身壁板103辅助制造装置处于加工和检测工序下时，依靠翻转组件120中的驱动器124与驱动器124连接的驱动齿轮128带动保形组件110绕保形筒116的中心轴转动，可以转动到任意角度，便于对机身壁板103实施的检测与机械加工工序。

如图14所示，复合材料机身壁板103辅助制造装置处于壁板转运工序下时，将机身壁板103内型面向下放置，并将转运小车104放置到支撑组件140的连接框架132与地面之间的间隙内，控制翻转组件120中第一升降部件126与支撑组件140中第二升降部件145同步下降，将保形组件110中托架支撑梁117与转运组件130中支撑框架131配合，控制翻转组件120中第一升降部件126与支撑组件140中第二升降部件145继续下降直至保形组件110彻底与翻转组件120与支撑组件140脱离，移动转运小车104，转运小车104带动保形组件110和机身壁板103一起转运。

如图15所示，复合材料机身壁板103辅助制造装置处于壁板储存工序下时，通过移动转运小车104，转运小车104带动保形组件110和机身壁板103一起转运至存放区域后，借助可移动的起重千斤顶设备，将保形组件110、机身壁板103和转运组件130共同提升，整体提升到一定高度，将转运小车104由转运组件130中脱离，然后千斤顶设备整体下降，将保形组件110、机身壁板103和转运组件130下降到地面上，并将转运组件130放置到保形组件110下方地面上，并覆盖存储用的帆布。

如图16所示，复合材料机身壁板103辅助制造装置处于壁板装配上架工序下时，将翻转组件120，保形组件110、支撑组件140组装好，依靠翻转组件120中的驱动器124与驱动器124连接的驱动齿轮128带动保形组件110绕保形筒116的中心轴转动，可以转动到任意角度，便于对机身壁板103与上架工装对接。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。