[發明專利]一種以增材制造技術制作的APU艙門鉸鏈接頭

在審

• 申請號: 202011496225.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112627657A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 石榮榮;劉杰;陶金庫;王健;許美娟;呂國成;趙小龍;王大昱
• 申請（專利權）人: 中航沈飛民用飛機有限責任公司
• 主分類號: E05D5/00
• 分類號: E05D5/00;E05D9/00;B22F10/28;B33Y80/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;李曉亮

本發明屬于大型民用客機APU艙門技術領域，提供了一種以增材制造技術制作的APU艙門鉸鏈接頭，該APU艙門鉸鏈接頭整體成左右對稱結構，主要由底板、外側緣條、內側緣條、左側腹板、右側腹板、桁架和點陣結構組成。本發明涉及的APU艙門鉸鏈接頭在滿足強度、剛度要求的前提下，與相同/相似材料的常規接頭相比，經過拓撲優化后的零件較傳統加工方式的零件減重50％以上、滿足安裝要求、滿足APU門打開/關閉功能要求，同時制造效率顯著提高。

技術領域

本發明涉及航空技術領域，特別是涉及一種以增材制造技術制作的APU艙門鵝頸鉸鏈接頭結構。

背景技術

大型客機的輔助動力艙，簡稱APU艙，APU為飛機提供照明和空調引氣，并為主發動機提供引氣和電源等。APU艙為APU設備及艙內系統的維護提供通路，同時保證機身尾部的氣動外形。

APU艙門為雙扇對開結構，飛行狀態時，每扇門通過鵝頸鉸鏈接頭和插銷鎖組件鎖緊在機身周邊結構上。APU艙門打開時，艙門與機身結構依靠鵝頸鉸鏈接頭連接。所設計的鵝頸鉸鏈接頭為APU艙門的支撐結構，每扇APU艙門通過三個鵝頸鉸鏈接頭與APU艙結構連接。

目前，傳統鵝頸鉸鏈接頭的技術方案多為鍛造件或是機加件。鍛造件需要進行前期的模具設計和制造，對于一個型號，有若干個鵝頸鉸鏈接頭，就需要相應數量的模具。在飛機的研發階段，設計方案變更較快，需要的模具更多，浪費較為嚴重，鍛造的生產方式耗時長，影響飛機的研發進度。而機加件需要進行編程，并且由于鵝頸鉸鏈接頭材料是鈦合金，機加難度較大，需要的工時較多，不能滿足飛機研發階段設計方案頻繁變更的需求。這樣的生產方式不經濟，給飛機研發增加成本。

為飛機項目尋找快速制造、較低加工成本，并保證機械性能的加工方式尤其重要。

發明內容

為解決上述難題，本發明提供了一種以增材制造技術制作的鵝頸鉸鏈接頭。此制造技術生產的接頭減少了結構重量，無需鍛造模具的設計制造，或是機械加工的編程，有利于提高結構效率、降低加工成本。

本發明的技術方案：

一種以增材制造技術制作的APU艙門鉸鏈接頭，該APU艙門鉸鏈接頭整體成左右對稱結構，主要由底板、外側緣條、內側緣條、左側腹板、右側腹板、桁架和點陣結構組成；

底板的兩個短邊的邊緣為直線，分別連接內側緣條和外側緣條的一端；底板兩個長邊的邊緣為波浪狀，分別連接左側腹板和右側腹板的一端；內側緣條、外側緣條、左側腹板和右側腹板的另一端集中于螺栓孔；在滿足剛度的條件下，底板、內側緣條和外側緣條上開有減輕孔；

內側緣條和外側緣條的截面為變尺寸長方形，靠近底板的一側截面尺寸較大，靠近螺栓孔的一側截面尺寸較小；

APU艙門鉸鏈接頭內部，從底板至螺栓孔設置有相互連接的桁架，最底部的桁架連接在底板上，其余部分連接在內側緣條和外側緣條上；

根據剛度需求，腹板上的部分通孔處和桁架位置處填充有由正八面體微桿組成的點陣結構，點陣結構與腹板形成一體結構。

本發明的有益效果：

(1)本發明所提供的APU艙門鵝頸鉸鏈接頭，屬于增材制造技術在民用航空領域的應用，采用符合適航規章制度要求的防火、耐火的要求。適航規章要求的防火區內，鵝頸鉸鏈接頭采用鈦合金材料制造，并接頭的結構達到適航要求的防火耐火的最小尺寸要求。鵝頸鉸鏈接頭連接APU艙門結構及APU艙門周結構，在艙門打開和關閉的過程中，能夠實現良好的艙門旋轉，避免出現結構的卡滯。鵝頸鉸鏈接頭結構整體強度高、輕量化、效率高、成本低。