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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410424669.3 (22)申请日 2014.08.26 B23P 21/00(2006.01) (71)申请人中国直升机设计研究所 地址 333001 江西省景德镇市航空路6-8号 (72)发明人罗元通 熊建伟 李全勇 王伟 (74)专利代理机构北京庆峰财智知识产权代理 事务所(普通合伙) 11417 代理人刘元霞 谢蓉 (54) 发明名称 一种轻型直升机结构件装配装置及其方法 (57) 摘要 一种直升机结构件装配装置及装配方法，属 直升机总装领域。其特征在于在“7”字形半开敞 式的立柱横梁中部安装机身主骨架定位器，采用 内定。
2、位的方式同时实现机身和传动两大结构系统 的定位安装。在直升机不同的系统结构间实现了 装配基准的统一。特别针对轻型无人直升机机身 结构小，空间狭窄的特点，该装配方法采用集中 装配的原则，减少了定位环节，使得装配工作面缩 小，不仅解决了直升机机身结构与传动两大系统 间结构装配的协调性问题，保证了结构件装配精 度，还提高了装配效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104384920 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104384920 A 1/2页 2 1.一种轻型。
3、直升机结构件装配装置，其特征在于，包括型架主结构、结构定位器和可调 顶紧机构(8)。型架主结构包括底座(1)、中部立柱(2)、支撑立柱(7)和尾部立柱(6)；定 位器包括机身主骨架定位器(3)、传动系统结构定位器(4)、整流罩定位器(5)、前机身定位 器、后机身定位器、尾部定位器(9)；机身主骨架定位器(3)为主减速器的模拟件，提供了主 减速器旋翼轴和传动轴两个方向的轴线和一个安装底面C作为型架坐标系；旋翼轴方向为 Z轴，传动轴方向为X轴，Y轴过安装底面C垂直于XZ面；传动系统结构定位器(4)从传动 输入轴轴线方向引申出来的定位心轴，安装于机身主骨架定位器(3)上；整流罩定位器(5) 的结构形。
4、式为机身外形卡板,布局在型架中前后左右共四处；尾部定位器(9)通过尾部立 柱(6)定位安装。 2.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述底座(1)采 用方管和平板焊接，外形呈“古”字形结构，底座高度为600620mm；在底座设有多个基 准平台(1.a1.h)，布局在各个立柱与底座连接处和定位器安装处，提供型架主结构以及 定位器定位安装基准；其中基准平台(1.a)、(1.c)用于立柱(2)、可调顶紧机构(8)和整流 罩定位器(5)的安装；基准平台(1.e)用于支撑立柱(7)的安装；基准平台(1.b)、(1.d)用 于可调顶紧机构(8)和整流罩定位器(5)的安装；基准平台。
5、(1.f)用于后机身定位器安装； 基准平台(1.g)用于尾部立柱(6)安装；基准平台(1.g)作为测量平台。 3.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述中部立柱 (2)、支撑立柱(7)和尾部立柱(6)均采用方管和平板焊接结构；其中，中部立柱(2)为“7” 字形半开敞式框架结构。立柱上设由多个基准平台(2.a2.d)，其中基准平台(2.c)提 供机身主骨架定位器(3)的安装平台；基准平台(2.d)是中部立柱(2)于底座的安装平台； 支撑立柱(7)和尾部立柱(6)均为“I”形直杆式，上下平台为基准平台。 4.根据权利要求书1所述轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述机。
6、身主骨架 定位器(3)的两条定位轴线分别与装机减速器的输出和输入轴线重合；底部平面定位孔与 装机减速器安装孔位重合；在型架的内部呈垂吊状安装于中部立柱(2)横梁上。 5.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述传动系统 结构定位器(4)定位心轴轴线与机身尾部定位器(9)轴线重合；传动系统结构定位器(4) 定位安装于机身主骨架定位器。 6.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述整流罩定 位器(5)为机身整流罩外形卡板，安装于型架立柱(2)和底座(1)之间，以Y0面前后左右 对称布局，提供整流罩外形协调。 7.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件。
7、装配装置，其特征在于，所述尾部定位 器(9)安装于尾部立柱(6)基准平台上，与传动系统结构定位器(4)配合提供机身尾部和 尾传动组件的安装基准。 8.根据权利要求书1所述的轻型直升机结构件装配装置，其特征在于，所述可调顶紧 机构(8)可以实现XYZ三个坐标轴方向上的调节，用于机身主骨架定位后从底部实现顶紧。 9.一种轻型直升机结构件装配方法，其特征在于，包括如下步骤： 第一步：将机身主骨架主减速器安装孔通过机身主骨架定位器(3)底部平面定位孔定 位连接，机身主骨架主减速器安装孔一般位于骨架中部，定位后的机身主骨架再通过可调 顶紧机构(8)顶紧，使得机身主骨架在型架中实现固定，此时机身主骨架(1。
8、1)在型架中处 权 利 要 求 书CN 104384920 A 2/2页 3 于稳定状态； 第二步：直升机前机身组件、中机身组件、后机身组件以型架定位器和机身主骨架 (11)协调安装； 第三步：直升机尾部结构以传动系统结构定位器(4)、尾部定位器(9)以及J轴为基准 定位安装，由于不同的机型前机身和尾段结构不一样，定位件的定位方式根据实际情况变 更； 第四步：利用传动系统结构定位器(4)定位直升机机身尾部结构及其内部的尾传动结 构，在机身结构下架之前，通过整流罩定位器(5)以外定位的方式比试安装整流罩，并完成 传动系统结构件的定位安装； 第五步，机身结构下架后，将支撑立柱(7)恢复安装到型架上。
9、，以支撑型架刚性，避免 型架受自重而发生变形。 10.根据权利要求7所述的轻型直升机结构件装配方法，其特征在于，在所述第一步机 身结构件装配前，首先通过支撑立柱(7)检测机身主骨架定位器(3)底部平面相对于型架 底座(1)基准平台(1.e)的相对高度值h以及机身主结构定位器(3)底部平面C安装孔位 是否发生偏移或扭转，检测时利用了支撑立柱(7)的高度和端面的定位孔，辅以塞尺和标 准销检测。 权 利 要 求 书CN 104384920 A 1/4页 4 一种轻型直升机结构件装配装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及一种轻型直升机结构件装配型架及其装配方法，属于直升机总装技术 领域。 背景技。
10、术 0002 轻型直升机结构件装配主要包括机身结构装配和传统系统结构装配，它是直升机 总装过程中的首要环节，装配工作量占总装工作量比重最大。由于轻型直升机结构件的数 量、尺寸和重量相对于大中型直升机而言均要小许多，因此在结构件的装配思路和方法上 也有很大区别。传统的直升机机身结构一般分为前、中、后机身、尾段和起落架等独立的装 配单元，其装配一般采取分段组装和部件对接装配的形式，这种装配方法带来了协调关系 的复杂，且协调准确度要求也很高，而且传动系统结构件是在机身结构装配完成后再与之 协调安装，两个系统的结构安装是前后分步独立的。这种结构件装配方法主要应用于大中 型直升机，其目的是为了扩大装配工。
11、作面，减少架上装配工作量，提高批生产效率，但对于 轻型直升机的结构装配而言，过渡分散的装配面，不仅增加了型架数量，同时带来协调环节 更多更复杂。 发明内容 0003 本发明的目的：提出了一种轻型直升机结构件装配装置及其方法，能实现轻型无 人(或有人)直升机机身与传动两大系统结构件同步定位装配的要求。其目的是提高轻型 直升机机身结构系统总装及其与传动系统结构件之间的装配协调准确度，提高结构件装配 精度和装配效率。 0004 本发明的技术方案： 0005 (一)装配工艺方案 0006 本项技术发明针对轻型直升机的结构紧凑，空间狭小的工艺特点，采用集中装配 的原则，确定了在传动和机身结构两大系统之间。
12、采用同一装配基准的基本方案。该方案 主要是以装配型架为主要协调手段，把位于机身结构中段的机身主骨架作为首要定位安装 件，其余的机身结构件和传动系统结构件通过它和装配型架来协调安装，解决直升机总装 中最为重要的机身结构和传动结构两大系统构件的装配定位。中机身骨架在型架中采用内 定位的定位方式。 0007 (二)装配型架的特点 0008 装配型架是实现这个总装方法的必要手段。装配型架一般是由型架主结构、结构 定位器、可调顶紧机构等组成。型架以轻型直升机传动系统的装配工艺基准为设计基准。该 基准一般取直升机主减速器上的旋翼中心轴及其安装面。这一基准的确立实现了型架设计 基准、装配工艺基准以及检测测量。
13、基准的重合。有利于保证传动系统在装配型架中的安装 准确度，机身结构件同样以这一工艺基准安装。通过这样的基准转换使得机身结构与传动 系统结构工艺基准实现统一。基准的转换关系可见图3。 说 明 书CN 104384920 A 2/4页 5 0009 (三)结构件安装实施步骤 0010 第一步：机身结构件装配前，首先通过支撑立柱7检测机身主骨架定位器3底部 基准平面相对于型架底座平台的相对高度值h(见图1)以及其底部平面是否发生偏移或扭 转。检测时利用了支撑立柱7的高度和端面的定位孔6-C(见图1)，辅以塞尺和标准销进 行检测。 0011 第二步：将机身主骨架通过机身主骨架底部平台定位孔6-C(见图。
14、1)定位连接。 数字6取决于孔的数量。平台定位孔取机身主骨架平台上的主减速器定位安装孔。定位后 的机身主骨架再通过可调顶紧机构8顶紧，使得机身主骨架在型架中实现固定。此时机身 主骨架11在型架中处于稳固状态(见图4)。 0012 第三步：直升机前机身组件定位安装；整流罩通过整流罩定位器(5)以外定位的 方式安装；尾部结构(含尾管梁、平、垂尾)通过传动系统结构定位器4和尾部定位器9定 位安装；后机身组件以型架、机身主骨架以及尾部结构协调安装。由于不同的机型结构形式 不一样，定位件的定位方式根据实际情况变更，安装步骤根据实际需要调整。 0013 第四步：直升机传动系统装置(包括皮带传动组件(12)。
15、，尾传动组件、尾减速器 等)以传动系统结构定位器4、尾部定位器9以及J轴为基准定位安装。在机身结构下架之 前，可基本完成传动系统的安装。 0014 第五步，机身结构下架后，将支撑立柱7恢复安装到型架底座基准平台(1.e)上， 以支撑型架刚性，避免型架受自重而发生变形。 0015 本发明关键点： 0016 针对轻型直升机结构件装配的一般性特点。提出了机身结构和传两大统系统结构 件的整体定位安装的方法。在一个型架内统一了所有关键结构件的装配基准，提高了结构 件装配时的协调准确度。 0017 在机身主结构装配中，合理确定定位顺序和装配顺序，一般是先定位具有良好刚 性的机身主骨架，这对于结构装配基准的。
16、稳定性至关重要，例如某型机中机身骨架在型架 中的定位(见图4)，机身主骨架一般是利用其主减安装平台的定位安装孔与主骨架定位器 实现连接定位的。 0018 在型架主结构设计时，提出了“7”字形立柱设计。这种半开敞式的型架主结构设 计，提供了更为宽敞的操作空间。 0019 在装配型架底座和立柱上设计了多个基准平台，基准平台布局在立柱与底座连接 处，定位器与底座以及立柱的连接处。用于型架主结构以及定位器和夹具体的安装定位。 0020 该结构装配型架充分考虑了装配过程中检测测量的操作要求。型架底座基准平台 可提供测量基准，也可作为测量设备和仪器的安装平台,例如底座基准平台(1.h)。 0021 本发明。
17、的有益效果： 0022 本发明提出了一种整体性和系统性的结构装配型架以及方法，它在直升机机身结 构和传统两大系统间统一了结构装配基准，提高了轻型直升机结构件装配精度和效率。适 用于多数轻型无人(或有人)直升机结构件的装配，该方法充分融合了装配技术、工装设计 制造技术、检测测量技术于一体；提出了一种直升机结构装配的系统新思路。 附图说明 说 明 书CN 104384920 A 3/4页 6 0023 图1为该发明装配型架总体图(正视图) 0024 图2为该发明装配型架总体图(左侧视图) 0025 图3为该发明基准转换关系图 0026 图4为该发明实施例中机身主骨架在型架中的状态图 0027 图5。
18、为该发明实施例中底座图 0028 图6为该发明实施例中中部立柱图 0029 图7为该发明实施例中机身主骨架定位器图 具体实施方式 0030 下面结合附图，以某型机结构装配为例对本发明做进一步详细说明。 0031 型架主结构：该型架主结构包括底座1、中部立柱2、支撑立柱7和尾部立柱6。底 座呈“古”字形结构，底座高度设计为600620mm。“7”字形半开敞式中部立柱2，提供了 更为宽敞的操作空间，便于结构装配操作。为了加强“7”字形立柱的刚性，要设置加强筋。 支撑立柱7和尾部立柱6均为“I”型直杆式。底座和所有立柱上均采用方管和平台焊接结 构，通过机加保证所有基准平台的平面度、高度。如图5所示，。
19、基准平台(1.a)、(1.c)用于 立柱2、可调顶紧机构8和整流罩定位器5的安装；基准平台(1.e)用于支撑立柱7的安装； 基准平台(1.b)、(1.d)用于可调顶紧机构8和整流罩定位器5的安装；基准平台(1.f)用 于后机身定位器安装；基准平台(1.g)用于尾部立柱6安装；基准平台(1.h)作为测量平 台。 0032 定位器：该型架主要定位器有机身主骨架定位器3、传动系统结构定位器4、整流 罩定位器5、尾部定位器9。机身主骨架定位器3是主减速器的模拟件，在型架的内部呈垂 吊状安装于中部立柱2横梁上，它提供了旋翼轴和传动轴两个方向的轴线和一个安装底面 C作为型架坐标系；旋翼轴方向为Z轴，传动轴。
20、为X轴，Z轴过安装底面C垂直与X、Y轴组 成的面；机身主骨架定位器3底部平面定位孔与装机减速器安装孔位重合；传动系统结构 定位器4是从传动输入轴轴线方向引申出来的定位心轴，安装于机身主骨架定位器3上；整 流罩定位器5在型架中呈前后左右布局，通过立柱2和底座1上分别提供8个基准平台定 位点，其结构形式一般为机身外形卡板。尾部定位器10通过尾部立柱6定位安装，与传动 系统结构定位器4配合提供机身尾部和尾传动组件的定位(见图1)。前、后机身定位器属 常规定位器，本文不进行说明。 0033 可调顶紧机构8是型架中的夹具体(见图1)。它能实现机身主骨架定位后，通过 X、Y、Z三个方向的结构调节实现顶紧。。
21、 0034 型架底座安装于结实的水平地基。型架安装调试时的尺寸协调均以机身主骨架定 位器上的旋翼中心轴及其底平面为基准。为了检测该基准在型架主结构上的正确性，避免 型架在制造和使用过程因各种原因变形而导致基准变动，可运用支撑立柱7检测。支撑立 柱7用于检测机身主骨架定位器3的安装状态。检测时用标准定位销和塞尺配合检测。支 撑立柱7的另外一个作用是用于支撑型架主结构的刚性。 0035 结构件安装实施步骤： 0036 第一步：机身结构件装配前，首先通过支撑立柱7检测机身主骨架定位器3底部基 准平面相对于型架底座的高度值以及底部定位孔位是否发生变形。检测时利用了支撑立柱 说 明 书CN 104384。
22、920 A 4/4页 7 7的高度和端面的定位孔6-C(见图1)，辅以塞尺和标准销进行检测。 0037 第二步：将机身主骨架通过基准平台定位孔定位连接。主减速器定位安装孔位于 机身主骨架中部，是主减速器在机身结构上的安装定位孔。定位后的机身主骨架再通过可 调顶紧机构8顶紧，使得机身主骨架在型架中实现固定。此时机身主骨架11在型架中的状 态见图4。 0038 第三步：直升机前机身组件定位安装；整流罩通过整流罩定位器5以外定位的方 式安装；尾部结构(含尾管梁、平、垂尾)通过传动系统结构定位器4和尾部定位器9定位 安装；后机身组件以型架、机身主骨架以及尾部结构协调安装。由于不同的机型结构形式不 一样。
23、，定位件的定位方式根据实际情况变更，安装步骤根据实际需要调整。 0039 第四步：直升机传动系统装置(包括皮带传动组件12，尾传动组件、尾减速器等) 通过传动系统结构定位器4和尾部定位器9为基准定位安装。在机身主结构下架之前，可 基本完成传动系统的安装。 0040 第五步，机身结构下架后，将支撑立柱7恢复安装到型架底座基准平台1.e上，以 支撑型架刚性，避免型架受自重而发生变形。 说 明 书CN 104384920 A 1/5页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104384920 A 2/5页 9 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104384920 A 3/5页 10 图4 说 明 书 附 图CN 104384920 A 10 4/5页 11 图5 说 明 书 附 图CN 104384920 A 11 5/5页 12 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104384920 A 12 。