[发明专利]制造航空接头部件的自动化系统与方法

说明书

本发明涉及制造航空接头部件的自动化系统与方法。将飞机机翼的每个接头部件制造为具有过量材料。以基于激光的干涉仪或者其它扫描技术测量每个部件，并且使用点云和B样条线算法生成一新待铣削表面，将“所建立的”测量值与模型比较，生成新轨迹铣削程序以填充或防止部件之间的间隙。一旦所述程序被生成(新轨迹)并且经后处理，则所述程序被发送至铣削机，以对具有过量材料的已铣削部件执行过量材料铣削。这种技术能够用于消除接头部件之间的间隙以及对填隙片的相应需求。

技术领域

本示例非限制性技术涉及制造部件的方法和系统，并且更具体地，涉及用于部件装配的自动最佳定位和拟合算法。又更具体地，该示例非限制性技术涉及使用最佳定位和拟合算法与技术来构造飞机部件，包括但不限于机翼。又更具体地，该示例非限制性技术提供了提供软件控制过程的计算机系统和方法，其自动测量和生成铣削程序以实现加工成型，以最小化接头部件之间的填隙片(shim)。

背景技术

机翼是当它们穿过空气移动时产生升力的翼型。机翼能够具有许多不同的设计、形状和构造。为了实现期望的重量和性能，大多数大飞机机翼都被构造成由铝和可能的其它材料制成的中空结构。参见图1A，蒙皮通常是通过铆钉或者其它紧固件附接至机翼的薄铝片，并提供接触空气的表面。在机翼结构内，翼肋从机翼的前缘延伸至机翼的后缘(即，横跨机翼)，支撑蒙皮，并且将来自蒙皮的力传递至机翼结构内的结构性构件，诸如跨机翼的翼展延伸的纵向翼梁和长桁。参见美国联邦航空管理局，航空维修技术手册，第一卷(“机身”)第1和第4章，FAA-H-8083-31(2012)

https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aircraft/amt_airframe_handbook/，其内容在此通过引用如同明确阐述地并入本文。

在更特定示例中，图1示出了包括剪切节点式半翼接头的示例性非限制性机翼设计的横截面图。图1示出从顶至底切开的、例如从机翼的前缘向机翼的后缘观察的半机翼结构，其中上蒙皮52限定顶机翼表面，下蒙皮54限定下机翼表面。以61示出右上蒙皮和左上蒙皮之间的间隙，并且由61'指示右下蒙皮和左下蒙皮之间的间隙。上蒙皮52和下蒙皮54由包括或者由填隙片、翼肋和搭接板组成的结构保持和支撑。特别地，翼肋0(56)连接附接至上机翼结构的上T形构件58。类似地，下T形构件60将翼肋0(56)附接至下机翼结构。翼肋0(56)为飞机“Y”位置基准。T形元件58、60继而结合至搭接板元件62、64。即，上T形元件58结合至上搭接板62，并且下T形元件60结合至下搭接板64。因而，肋0(56)将上机翼结构保持至下机翼结构，搭接板元件62、64将蒙皮52、54固位至T形元件58、60。搭接板元件62、64将半机翼的不同部分搭接在一起，以形成整体集成结构。

为了避免弯曲和剪切应力，期望在上搭接板62、64和蒙皮52、54之间几乎没有间隙。例如，图2示出其中在接头部件之间存在间隙76、78的仿真。特别地，在上搭接板62和蒙皮52之间存在间隙76，并且在下剪切元件64和相邻的结构之间存在间隙78。

过去传统上使用填隙片66、68、70、72以填充接头部件之间的这些间隙。因而，填隙片66通常被布置在上搭接板62和蒙皮52之间；填隙片72通常被布置在下搭接板64和蒙皮54之间；填隙片68通常被布置在蒙皮52和T形元件58之间；并且填隙片70通常被布置在蒙皮54和T形元件60之间。参见图1。

在半机翼的接头装配期间，两个半机翼都通过最小化空气动力学和结构规格中的偏差的最优算法对齐。由于半机翼彼此不相同，所以在两个部件之间产生间隙，并且制造填隙片66、68、70、72并且将其插入，以避免弯曲和剪切应力。期望避免对填隙片的需求。

在过程期间不需要插入填隙片的一种已知装配部件的过程始于第一部件和理论模型之间的间隙测量。产生(制造)间隙插入的新模型，并且将其置于将结合部件的模具上。一旦第二部件具有间隙的形状并且与第一部分对齐，则消除部件之间的间隙。然而，这种过程可能具有缺点，诸如：