适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装及其胶接方法

技术领域

本发明涉及舵面类全高度蜂窝结构胶接技术领域，特别是涉及一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装及其胶接方法。

背景技术

如图1所示，舵面类蜂窝结构件一般由1个操纵接头1、数个悬挂接头2和数块蜂窝单元体装配连接而成，蜂窝单元体的典型结构为楔形全高度蜂窝胶接结构，分别由上蒙皮3、下蒙皮4、前梁5、后缘条6、端肋7和蜂窝芯8共胶接而成。现有舵面类蜂窝结构胶接技术针对新件研制而研发，现有技术基于数字模型设计制造胶接工装、成型加工胶接组件，胶接工装和胶接组件按照技术要求进行容差分配，零组件的偏差可控，能够保证结构胶接质量，部分或全部关键装机接口在后续装配中形成，降低了胶接过程的定位要求；而对于需进行深度修理的舵面类蜂窝结构件，首选再制造修理模式进行恢复，所需技术不同于新件研制：再制造修理胶接时，需保留操纵接头1、悬挂接头2和前梁5，其余零件视情换新，再制造修理后，需恢复上述旧件的装机接口，以满足装机要求；从上可以看出，舵面类蜂窝结构件的再制造修理是一个新旧件混杂的胶接过程，胶接过程的组件定位状态决定了蜂窝单元体的接口特性，最终影响着再制造舵面蜂窝结构的装机接口恢复程度，因此，舵面类蜂窝结构的胶接方法影响着再制造修理后产品是否能够装机使用。

综上可以看出，现有方法适用于新制胶接组件的共胶接,对需恢复关键特性的新旧组件混杂胶接有所不同。

待深度修理的舵面类蜂窝结构件，一般经长期日历使用，蒙皮和蜂窝芯8普遍存在较严重损伤和腐蚀，再制造修理过程中一般对其进行换新处理，而保留沿用操纵接头1、悬挂接头2和前梁5等与机体连接的骨架，如果骨架存在损伤，则修理后沿用，后缘条6和端肋7由于分解过程中易产生变形，一般也进行换新处理；旧零件由于经过长期使用，不可避免地存在应力变形，部分还存在损伤后的修补区，进一步增加了尺寸偏差。

因此，对于需再制造修理的舵面类蜂窝结构件，其胶接组件在胶接装配时，存在着较多新旧零件的过渡界面，如采用常规舵面类蜂窝结构的胶接方法，一方面，胶接工装和旧件的不匹配显著增加了脱粘和弱粘风险，另一方面，基于数字模型设计制造的工装不具备恢复旧件关键接口特性的功能

因此，发明人提供了一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装及其胶接方法，解决再制造蜂窝结构件的旧零件和胶接工装的匹配适应性差、胶接组件重新定位难度大和新旧零件难以协调统一等不足，保证再制造蜂窝结构件的胶接质量。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装及其胶接方法，通过旧的操纵接头以及旧的悬挂接头在工装底座上确定操纵接头定位工装悬挂接头定位工装的固定位置，能够定位再制造的蜂窝结构件的安装位置，保证再制造的蜂窝结构件上旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的接口位置，通过将梁芯模与肋芯模分别滑设于梁外罩与肋外罩内，给梁芯模与肋芯模提供了的运动空间，使旧前梁在外压、组合状态下能够回弹复原，实现了自适应定位，通过对再制造的蜂窝结构件先进行预装确保蜂窝结构件的各组成零件能够全部安装到该胶接工装上，确保胶接工装的所有安装孔的适用性，通过在前梁与端肋的过渡区铺放楔形补片，提高了再制造蜂窝结构件的新旧零件混杂胶接时各零件的过渡区的补偿准确率，实现了高质量胶接。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装，所述蜂窝结构件包括操纵接头、悬挂接头以及分别与所述操纵接头和悬挂接头固定连接的前梁以及上蒙皮、下蒙皮、后缘条、端肋与蜂窝芯，所述胶接工装包括工装底座，设于所述工装底座上且能够与所述操纵接头连接的操纵接头定位工装、能够与所述悬挂接头连接的悬挂接头定位工装、梁芯模定位块以及肋芯模定位块，与所述前梁连接的梁芯模，与所述端肋连接的肋芯模，与所述梁芯模滑动连接的梁外罩以及与所述肋芯模滑动连接的肋外罩。

进一步地，所述操纵接头定位工装包括能够相对移动的第一操纵接头定位块与第二操纵接头定位块，所述悬挂接头定位工装包括能够相对移动的第一悬挂接头定位块与第二悬挂接头定位块，调节所述第一操纵接头定位块和/或所述第二操纵接头定位块固定所述操纵接头来获取所述第一操纵接头定位块与所述第二操纵接头定位块在所述工装底座上的第一固定位置，调节所述第一悬挂接头定位块和/或所述第二悬挂接头定位块固定所述悬挂接头来获取所述第一悬挂接头定位块与所述第二悬挂接头定位块在所述工装底座上的第二固定位置。

进一步地，所述第一固定位置和所述第二固定位置上设有标记并通过玻璃胶将所述操纵接头定位工装固定在所述第一固定位置以及将所述悬挂接头定位工装固定在所述第二固定位置。

进一步地，所述工装底座包括台板和用于支撑所述台板且位于所述台板下方的支撑架，所述台板的上表面设有台阶面，所述台阶面包括用于胶接所述蜂窝结构件的胶接工作面以及用于安装所述操纵接头定位工装与所述悬挂接头定位工装的工装安装面。

进一步地，再制造的所述蜂窝结构件采用碳纤维或铝合金材料制作，所述胶接工装采用对应的殷钢或铝合金材料制作。

进一步地，所述梁芯模上设有第一滑块，所述梁外罩上设有与所述第一滑块配合滑动的第一滑槽，所述肋芯模上设有第二滑块，所述肋外罩上设有与所述第二滑块配合滑动的第二滑槽。

进一步地，所述梁芯模的上表面与所述前梁上缘的下表面设有第一间隙，所述第一间隙内部设有柔性填充物，所述填充条为硅橡胶条，且厚度为1.5mm-2mm。

进一步地，所述梁芯模设有多个，相邻两个所述的梁芯模之间设有第二间隙，各所述梁芯模的长度为200mm-500mm，所述第一间隙长度为1.5mm-2mm，所述第二间隙的长度为1.5mm-2mm。

另一方面，本发明的实施例还提出了一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接方法，包括步骤S1：制作适用于舵面类再制造蜂窝结构件的所述胶接工装；步骤S2：将所述操纵接头与所述操纵接头定位工装连接以及将所述悬挂接头与所述悬挂接头定位工装连接，获取所述操纵接头定位工装以及所述悬挂接头定位工装在所述工装底座上的安装位置；步骤S3：将所述蜂窝结构件从所述胶接工装取下后进行分解，将旧的所述操纵接头与所述操纵接头定位工装连接以及将旧的所述悬挂接头与所述悬挂接头定位工装连接，并将前梁固定在所述工装底座上，将所述梁芯模放入到所述前梁内，在所述梁芯模的上表面与所述前梁上缘的下表面之间的间隙填充有柔性填充物，将所述梁芯模通过所述梁芯模定位块固定在所述前梁上，将所述肋芯模通过所述肋芯模定位块固定在新制的所述端肋上，然后依次安装新制的所述后缘条、新制的所述蜂窝芯以及新制的所述上蒙皮；步骤S4：从所述工装底座上分离所述蜂窝结构件的零件，接着在所述工装底座上铺放新制的所述下蒙皮与校验膜，然后根据步骤S3的组装顺序在所述工装底座上重新组装所述蜂窝结构件的零件；步骤S5：拆除所述梁芯模定位块与所述肋芯模定位块，分别在所述梁芯模上装配梁外罩使得所述梁芯模能够在所述梁外罩内滑动以及在所述肋芯模上装配肋外罩使得所述肋芯模能够在所述肋外罩内滑动，测量所述前梁与新制的所述端肋之间的过渡区阶差；根据所述过渡区阶差来制作楔形补片，并将所述楔形补片铺放至所述过渡区用于填补所述过渡区阶差；整体封装加压加热后校验，对所述校验膜进行补偿后完成胶接装配。

进一步地，所述楔形补片包括所述校验膜与非金属纱网，所述非金属纱网的厚度为0.15mm-0.2mm，目数为10-60目，所述非金属纱网由棉或尼龙或聚四氟乙烯一种或多种混合制成。所述校验膜厚度与所述非金属纱网厚度总和等于所述阶差的最大值，所述楔形补片的步长为10mm-12mm。

(3)有益效果

综上，本发明通过旧的操纵接头以及旧的悬挂接头在工装底座上确定操纵接头定位工装悬挂接头定位工装的固定位置，能够定位再制造的蜂窝结构件的安装位置，保证再制造的蜂窝结构件上旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的接口位置，固定该两个关键接口位置，通过调节第一操纵接头定位块与第二操纵接头定位块以及第一悬挂接头定位块与第二悬挂接头定位块的相对移动间距来满足对旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的固定。解决再制造蜂窝结构件的旧零件和胶接工装的匹配适应性差、胶接组件重新定位难度大和新旧零件难以协调统一等不足，保证再制造蜂窝结构件的胶接质量。

通过将梁芯模与肋芯模分别滑设于梁外罩与肋外罩内，给梁芯模与肋芯模提供了的运动空间，使旧前梁在外压、组合状态下能够回弹复原，实现了自适应定位；

通过对再制造的蜂窝结构件先进行预装确保蜂窝结构件的各组成零件能够全部安装到该胶接工装上，确保胶接工装的所有安装孔的适用性；

通过在前梁与端肋的过渡区铺放楔形补片，提高了再制造蜂窝结构件的新旧零件混杂胶接时各零件的过渡区的补偿准确率，实现了高质量胶接。

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是现有技术舵面类蜂窝结构件的结构示意图。

图2是本发明胶接工装的结构示意图。

图3是本发明胶接工装的另一结构示意图。

图4是本发明胶接工装的局部结构示意图。

图5是本发明梁芯模与梁外罩的装配结构示意图

图6是本发明胶接工装的另一结构示意图

图7是本发明操纵接头定位工装的结构示意图。

图8是本发明悬挂接头定位工装的结构示意图。

图9是本发明胶接方法的流程示意图。

图中：

1-操作接头；2-悬挂接头；3-上蒙皮；4-下蒙皮；5-前梁；6-后缘条；7-端肋；8-蜂窝芯；9-工装底座；10-操纵接头定位工装；11-悬挂接头定位工装；12-梁芯模；13-梁芯模定位块；14-肋芯模；15-肋芯模定位块；16-梁外罩；17-肋外罩；91-台板；92支撑架；100-胶接工装；101-第一操纵接头定位块；102-第二操纵接头定位块；111-第一悬挂接头定位块；112-第二悬挂接头定位块；121-第一滑块；161-第一滑槽；911-胶接工作面；912-工作安装面。

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2是本发明实施例的一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装的结构示意图，如图1所示，该蜂窝结构件包括操纵接头1、悬挂接头2以及分别与操纵接头1和悬挂接头2固定连接的前梁5以及上蒙皮3、下蒙皮4、后缘条6、端肋7与蜂窝芯8，如图2与图3所示，该胶接工装包括工装底座9，设于工装底座9上且能够与操纵接头1连接的操纵接头定位工装10、能够与悬挂接头2连接的悬挂接头定位工装11、梁芯模定位块13以及肋芯模定位块15，与前梁5连接的梁芯模12，与端肋7连接的肋芯模14，与梁芯模12滑动连接的梁外罩16以及与肋芯模14滑动连接的肋外罩17。再制造蜂窝结构件包括旧的操纵接头1，旧的悬挂接头2以及旧的前梁5，采用新的上蒙皮3、下蒙皮4、后缘条6、端肋7与蜂窝芯8对旧的上蒙皮3、下蒙皮4、后缘条6、端肋7与蜂窝芯8进行更换。

本发明通过旧的操纵接头以及旧的悬挂接头在工装底座上确定操纵接头定位工装悬挂接头定位工装的固定位置，能够定位再制造的蜂窝结构件的安装位置，保证再制造的蜂窝结构件上旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的接口位置，固定该两个关键接口位置。解决再制造蜂窝结构件的旧零件和胶接工装的匹配适应性差、胶接组件重新定位难度大和新旧零件难以协调统一等不足，保证再制造蜂窝结构件的胶接质量。

作为一种优选实施方式，如图2、图7和图8所示，操纵接头定位工装10包括能够相对移动的第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102，该第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102均通过螺栓固定在工装底座9上，且工装底座9上设有并列多排的螺纹孔，通过手动移动第一操纵接头定位块101和/或第二操纵接头定位块102在工装底座9的位置使得第一操纵接头定位块10与第二操纵接头定位块102上的通孔与工装底座9上的螺纹孔对应，从而实现第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102之间的间距调整，悬挂接头定位工装11包括能够相对移动的第一悬挂接头定位块111与第二悬挂接头定位块112，同理，第一悬挂接头定位块111与第二悬挂接头定位块112分别与底座工装9的安装关系以及间距调整方式均与第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102的安装关系和间距调整方式相同，这里不再赘述，调节第一操纵接头定位块101和/或第二操纵接头定位块102固定操纵接头1来获取第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102在该工装底座9上的第一固定位置(图中未示出)，调节第一悬挂接头定位块111和/或第二悬挂接头定位块112固定悬挂接头2来获取第一悬挂接头定位块111与第二悬挂接头定位块112在该工装底座9上的第二固定位置(图中未示出)，该第一固定位置和第二固定位置上设有标记并通过玻璃胶将操纵接头定位工装10固定在第一固定位置以及将悬挂接头定位工装11固定在第二固定位置，具体来说在第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102以及第一悬挂接头定位块111与第二悬挂接头定位块112的侧部即通孔设置的一侧用标记物在该侧部画上标记线，便于后期检查该标记线是否发生偏移，来决定是否需要调整第一操纵接头定位块101与第二操纵接头定位块102以及第一悬挂接头定位块111与第二悬挂接头定位块112的位置来满足预装蜂窝结构件时的定位需要。通过调节第一操纵接头定位块与第二操纵接头定位块以及第一悬挂接头定位块与第二悬挂接头定位块的相对移动间距来满足对旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的固定，能够提高再制造蜂窝结构件的旧零件与胶接工装的装配适应性。

作为另一种优选实施方式，如图2至图4所示，工装底座9包括台板91和用于支撑台板91且位于台板91下方的支撑架92，台板91的上表面设有台阶面，台阶面包括用于胶接蜂窝结构件的胶接工作面911以及用于安装操纵接头定位工装10与悬挂接头定位工装11的工装安装面912。通过在台板上设置具有高低落差的胶接工作面与工装安装面，用于对胶接动作与操纵接头定位工装和悬挂接头定位工装的安装动作分区域进行管理，从而保证胶接工序与操纵接头定位工装和悬挂接头定位工装的定位工序之间相互独立，不受干扰，保证再制造的蜂窝结构件上旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的接口位置的精准度，提高旧零件和胶接工装的相匹配的适应性。

作为其他可选实施方式。

优选地，如图2所示，再制造的所述蜂窝结构件采用碳纤维或铝合金材料制作，所述胶接工装(100)采用对应的殷钢或铝合金材料制作。

优选地，如图4与图5所示，梁芯模12上设有第一滑块121，梁外罩16上设有与第一滑块121配合滑动的第一滑槽161，肋芯模14上设有第二滑块(图中未示出)，肋外罩17上设有与第二滑块配合滑动的第二滑槽(图中未示出)，梁芯模12的上表面与前梁5上缘的下表面设有第一间隙，第一间隙内部设有柔性填充物，填充条为硅橡胶条，且厚度为1.5mm-2mm。通过将梁芯模与肋芯模分别滑设于梁外罩与肋外罩内，给梁芯模与肋芯模提供了的运动空间，使旧前梁在外压、组合状态下能够回弹复原，实现了自适应定位。

优选地，如图2和图4所示，梁芯模12设有多个，相邻两个的梁芯模12之间设有第二间隙。各梁芯模12的长度为200mm-500mm，第一间隙长度为1.5mm-2mm，第二间隙的长度为1.5mm-2mm。

图9是本发明实施例的一种适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接方法的流程示意图，如图2至图9所示，包括步骤S1：制作上述适用于舵面类再制造蜂窝结构件的胶接工装100；步骤S2：褪除蜂窝结构件的上蒙皮3表面的涂层，刮除边缘密封剂，压平表面鼓包，松开操纵接头定位工装10和悬挂接头定位工装11的锁紧螺栓，使操纵接头定位工装10和悬挂接头定位工装11处于活动状态(图中未示出)，将操纵接头1与操纵接头定位工装10通过销钉连接以及将悬挂接头2与悬挂接头定位工装11通过销钉连接，再通过锁紧螺栓将操纵接头定位工装10和悬挂接头定位工装11固定在工装底座9上并标记标示线后用玻璃胶固定，获取操纵接头定位工装10以及悬挂接头定位工装11在工装底座9上的安装位置；步骤S3：将蜂窝结构件从所述胶接工装100取下并进行分解(将蜂窝结构件分解成旧的操纵接头1、旧的悬挂接头2、旧的上蒙皮3、旧的下蒙皮4、旧的前梁5、旧的后缘条6、旧的端肋7与旧的蜂窝芯8)后进行预装，在预装前，需检查操纵接头定位工装10和悬挂接头定位工装11侧面标示线是否偏移，如发生偏移则调整操纵接头定位工装10和悬挂接头定位工装11的位置按标示线对齐，确保预装的精准度，将旧的操纵接头1与操纵接头定位工装10通过销钉连接以及将旧的悬挂接头2与悬挂接头定位工装11通过销钉连接，并将前梁5通过螺栓固定在工装底座9上，将梁芯模12放入到前梁5内(若梁芯模有多个，则顺序塞入前梁中)，测量并标记第一间隙，在梁芯模12的上表面与前梁5上缘的下表面之间的第一间隙填充有柔性填充物，该柔性填充物为硅橡胶条，采用双面胶带粘贴到该第一间隙内直至无间隙，将梁芯模12通过销钉将梁芯模定位块13固定在前梁5上，将肋芯模14通过销钉将肋芯模定位块15固定在新制的端肋7上，然后依次安装新制的后缘条6、新制的蜂窝芯8以及新制的上蒙皮3；步骤S4：从工装底座9上分离蜂窝结构件的零件，接着在工装底座9上铺放新制的下蒙皮4与校验膜，然后根据步骤S3的组装顺序在工装底座9上重新组装蜂窝结构件的零件；步骤S5：拆除梁芯模定位块13与肋芯模定位块15，分别在梁芯模12上装配梁外罩16使得梁芯模12能够在梁外罩16内滑动以及在肋芯模14上装配肋外罩17使得肋芯模14能够在肋外罩17内滑动，测量前梁5与新制的端肋7之间的过渡区阶差(即交界处的台阶面高度差值)；步骤S6：根据所述过渡区阶差来制作楔形补片，并将所述楔形补片铺放至所述过渡区用于填补所述过渡区阶差；步骤S7：整体封装加压加热后校验，对所述校验膜进行补偿后完成胶接装配。通过旧的操纵接头以及旧的悬挂接头在工装底座上确定操纵接头定位工装悬挂接头定位工装的固定位置，能够定位再制造的蜂窝结构件的安装位置，保证再制造的蜂窝结构件上旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的接口位置，固定该两个关键接口位置，通过调节第一操纵接头定位块与第二操纵接头定位块以及第一悬挂接头定位块与第二悬挂接头定位块的相对移动间距来满足对旧的操纵接头以及旧的悬挂接头的固定，解决再制造蜂窝结构件的旧零件和胶接工装的匹配适应性差、胶接组件重新定位难度大和新旧零件难以协调统一等不足，保证再制造蜂窝结构件的胶接质量；通过将梁芯模与肋芯模分别滑设于梁外罩与肋外罩内，给梁芯模与肋芯模提供了的运动空间，使旧前梁在外压、组合状态下能够回弹复原，实现了自适应定位；通过对再制造的蜂窝结构件先进行预装确保蜂窝结构件的各组成零件能够全部安装到该胶接工装上，确保胶接工装的所有安装孔的适用性；通过在前梁与端肋的过渡区铺放楔形补片，提高了再制造蜂窝结构件的新旧零件混杂胶接时各零件的过渡区的补偿准确率，实现了高质量胶接。

优选地，所述楔形补片包括所述校验膜与非金属纱网，所述非金属纱网的厚度为0.15mm-0.2mm，优选为0.15mm，目数为10-60目，优选为，10目，所述非金属纱网由棉或尼龙或聚四氟乙烯一种或多种混合制成。所述校验膜厚度与所述非金属纱网厚度总和等于所述阶差的最大值，所述楔形补片的步长为10mm-12mm。

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。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。