齊鵬斌

飛機機翼前緣與縫翼數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術研究

齊鵬斌

齊鵬斌 薛蘭珠

中航飛機西安飛機分公司

齊鵬斌，中航飛機西安飛機分公司制造工程部工藝處，工程師，從事飛機數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術、構(gòu)型管理等方面的研究。

飛機產(chǎn)品設計采用了MBD技術，研制周期短、技術難度高的特點使得機翼前緣與縫翼采用數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術成為必然選擇。本文介紹了機翼前緣與縫翼產(chǎn)品技術要求及裝配協(xié)調(diào)難點，確定了數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)方法和技術措施，實現(xiàn)了飛機機翼前緣與縫翼在總裝配現(xiàn)場所有交點一次對合成功，展示了此類方法的應用前景。

飛機裝配對于有協(xié)調(diào)關系的部位，為了保證其互換協(xié)調(diào)性，傳統(tǒng)上一直采用模擬量傳遞方式，即用標準工藝裝備來保證其外形和交點的協(xié)調(diào)性。隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，產(chǎn)品設計機翼前緣與縫翼采用了MBD（Model Based Definition，基于模型定義）技術，為數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術應用奠定了基礎。本文針對數(shù)字化協(xié)調(diào)與模擬量協(xié)調(diào)方法，結(jié)合機翼前緣與縫翼產(chǎn)品技術要求及裝配協(xié)調(diào)技術難點，制定了數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)方法和技術措施，并在實踐中得到成功應用。

飛機裝配協(xié)調(diào)方法

模擬量協(xié)調(diào)

傳統(tǒng)的飛機制造是利用模線-樣板-標準樣件-生產(chǎn)工裝，把飛機的設計要求傳遞到最后產(chǎn)品上的。其尺寸傳遞環(huán)節(jié)多、路線長，產(chǎn)品的制造準確度低，難以滿足飛機的高精度要求。

數(shù)字化協(xié)調(diào)

在數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)體系中，采用獨立制造原則保證產(chǎn)品的制造準確度，在保證產(chǎn)品制造符合性的基礎上以保證產(chǎn)品的協(xié)調(diào)性。在裝配的過程中，采用激光跟蹤儀等數(shù)字化測量設備，保證零組件在坐標系中的正確空間位置。

機翼前緣與縫翼數(shù)字化協(xié)調(diào)技術

機翼前緣與縫翼產(chǎn)品技術要求

零組件組成

機翼前緣由前梁、機加加強隔板、普通機加隔板、前墻、金屬化銑上蒙皮、復合材料下蒙皮等組成。

產(chǎn)品技術要求

結(jié)構(gòu)軸線偏離理論軸線的允許值為：加強肋的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±0.2mm；縫翼梁的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±0.2mm；端肋的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±1mm；隔板的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±1mm；前緣加強隔板的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±0.1mm。每段縫翼加強肋耳片前、后交點的同軸度要求ф0.3mm。

裝配協(xié)調(diào)難點分析

裝配難點

（1）前梁的裝配難點

前梁外形、梁腹板面的平面度等參數(shù)是決定后續(xù)各零件裝配準確度的關鍵。如何準確檢查前梁各項參數(shù)的偏差，以便提前考慮應對措施，是前梁準確裝配的難點之一。

梁定位的準確性直接影響機翼總裝肋裝配的準確性。如何對梁進行精確定位，采用什么樣的定位形式，是前梁裝配的難點之一。

（2）加強隔板組件的裝配

加強隔板共分4組，每組4個，共16個。每個加強隔板之間的相對位置、加強隔板相對于前梁位置的準確性，將直接影響前緣縫翼的成功懸掛。因此，加強隔板必須精確定位，而如何保證加強隔板的精確定位是固定前緣裝配難點之一。

（3）機加隔板的裝配

機加隔板相對于前梁位置的準確性會直接影響前緣上下翼面蒙皮的裝配。機加隔板外形相對于前梁外形之間的階差不好控制，這是前緣裝配的難點之一。

協(xié)調(diào)難點

（1）固定前緣的內(nèi)、中、外段均安裝縫翼，縫翼是活動面，每段均有互換要求，各段的協(xié)調(diào)就非常重要；加強隔板間距相對于縫翼滑軌間距位置的準確性，影響前緣縫翼的成功懸掛和協(xié)調(diào)互換。

（2）縫翼加強肋的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±0.2mm；實際裝配時存在縫翼加強肋的結(jié)構(gòu)軸線偏差；裝配型架定位器經(jīng)濟定位精度：±0.127mm；定位精度應控制：±0.08mm。

（3）前緣加強隔板的結(jié)構(gòu)軸線偏差為±0.1 mm；實際裝配時存在前緣加強隔板的結(jié)構(gòu)軸線偏差；裝配型架定位器經(jīng)濟定位精度：±0.127 mm；定位精度應控制：±0.08 mm。

（4）安裝縫翼時，滑軌與徑向滾輪之間的間隙要求，滑軌與側(cè)向滾輪之間的間隙要求需要滿足設計要求。縫翼滑軌與固定前緣加強肋滑輪架的間距、運動軌跡需要協(xié)調(diào)。

如何保證縫翼滑軌與固定前緣加強肋滑輪架的間距協(xié)調(diào)、運動軌跡協(xié)調(diào)，并滿足縫翼互換要求，是固定前緣、縫翼的協(xié)調(diào)難點。

裝配協(xié)調(diào)方法和技術措施

裝配協(xié)調(diào)方法分析

（1） 模擬量協(xié)調(diào)方法

在飛機部件機翼固定前緣與縫翼的裝配協(xié)調(diào)中，傳統(tǒng)的模擬量協(xié)調(diào)方法，制造和裝配依據(jù)不唯一，協(xié)調(diào)環(huán)點多，實物標工的設計和制造周期長，研制成本高，出現(xiàn)問題查找和問題定位很難。

（2）模擬量+數(shù)字化結(jié)合協(xié)調(diào)方法

采用間距量規(guī)和協(xié)調(diào)板（實物標工）+零件數(shù)控加工的協(xié)調(diào)方案。

為保證間距協(xié)調(diào)要求，按關聯(lián)制造原則，選用縫翼滑軌間距量規(guī)和固定前緣加強隔板間距量規(guī)，用來協(xié)調(diào)滑軌與固定前緣加強隔板的間距關系。

為保證運動協(xié)調(diào)要求，按關聯(lián)制造原則，選用固定前緣-縫翼滑軌孔位協(xié)調(diào)板，用來協(xié)調(diào)固定前緣加強隔板滾輪孔位與滑軌型面的空間位置關系。

模擬量與數(shù)字化結(jié)合協(xié)調(diào)方法在新支線飛機已取得成熟的經(jīng)驗，能確保新型飛機研制成功，但未完全消除傳統(tǒng)的模擬量協(xié)調(diào)方法帶來的缺點。

（3）全數(shù)字化協(xié)調(diào)方法

機翼固定前緣與縫翼采用MBD技術，MBD產(chǎn)品數(shù)據(jù)源唯一。以產(chǎn)品MBD數(shù)模為依據(jù)，零件與零件、零件與工裝、工裝與工裝之間采用獨立制造原則的全數(shù)字化協(xié)調(diào)方法。

最終協(xié)調(diào)方法的確定

綜合權衡以上協(xié)調(diào)方法的優(yōu)缺點，為適應基于MBD技術數(shù)字化環(huán)境下自動化裝配技術的應用、取消實物標工、減少工藝裝備數(shù)量、降低研制成本、縮短研制周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量，結(jié)合機翼前緣與縫翼產(chǎn)品技術要求及裝配協(xié)調(diào)技術難點，確定采用全數(shù)字化協(xié)調(diào)的方法。

數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術措施

根據(jù)機翼前緣與縫翼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點及協(xié)調(diào)難點，保證縫翼滑軌與固定前緣加強肋滑輪架的間距協(xié)調(diào)、運動軌跡協(xié)調(diào)，是固定前緣、縫翼裝配協(xié)調(diào)的核心。數(shù)字量傳遞協(xié)調(diào)路線如下。

（1） 飛機整體結(jié)構(gòu)件（與飛機外形及定位相關）前緣加強隔板與縫翼滑軌結(jié)構(gòu)件采用數(shù)控加工、數(shù)控檢測。飛機鈑金件模具數(shù)字化設計以及用數(shù)控方式加工，鈑金零件數(shù)控加工。

（2） 在飛機坐標系下，工裝設計人員以產(chǎn)品工程數(shù)模為原始依據(jù)，進行工裝的數(shù)字化設計，并且在工裝與產(chǎn)品定位相關的零件上用數(shù)控方式加工出所有的定位元素。帶有理論外形或協(xié)調(diào)關系的工裝型面采用數(shù)控加工、數(shù)控檢測。

（3） 工裝在裝配時利用數(shù)字標工（數(shù)據(jù)）協(xié)調(diào)，采用激光自動跟蹤測量系統(tǒng)測量，通過坐標系擬合，定位出零件的安裝位置，滿足安裝基準的空間坐標及精度要求。

（4）運動機構(gòu)交點協(xié)調(diào)采用數(shù)字量協(xié)調(diào)方法，交點定位器安裝采用激光測量技術。

（5）為保證縫翼的懸掛交點與滑輪架滾輪、齒輪齒條沿機翼展向的協(xié)調(diào)性固定前緣、縫翼裝配型架定位精度在±0.08mm。

（6）為保證縫翼的懸掛交點與滑輪架滾輪、齒輪齒條沿機翼弦向的協(xié)調(diào)性，關鍵零件固定前緣加強隔板4個滾輪孔、1個齒輪孔、滑軌與縫翼加強肋的2個連接孔位需要控制在±0.05 mm以內(nèi)，在型架定位器上定位加強隔板的2個滾輪孔位要與零件鏜孔夾具協(xié)調(diào)，滑軌與縫翼加強肋的2個連接孔位需要夾具之間協(xié)調(diào)（孔系一致原則）。

（7）合理設計裝配順序，減少應力裝配、控制裝配變形、進行容差分配、提高裝配準確度。

（8）數(shù)字化方法測量方法

綜合采用能實現(xiàn)高精度實時跟蹤測量的激光設備，對產(chǎn)品進行數(shù)字化測量。內(nèi)容包括測量基準點設置方案和測量方法，如圖1所示。

圖1 測量基準點設置方案和測量方法示意圖

數(shù)字化裝配工藝協(xié)調(diào)與容差分配制定

嘗試選用了數(shù)字化裝配工藝協(xié)調(diào)與容差分析Siemens Vis VSA軟件工具，進行數(shù)字化裝配工藝協(xié)調(diào)與容差分析。確定了影響裝配準確度的主要尺寸，作為制造過程中的關鍵尺寸進行了控制。

結(jié)束語

飛機機翼前緣與縫翼采用數(shù)字化裝配協(xié)調(diào)技術方案，采用數(shù)字量協(xié)調(diào)、合理制定容差分配、運用激光跟蹤儀安裝型架，對有協(xié)調(diào)關系的部位采用全數(shù)字量傳遞方式，經(jīng)過了總裝配驗證：機翼固定前緣部件所有交點與其對應的縫翼部件所有交點一次對合成功。本協(xié)調(diào)方法可廣泛應用于飛機部件裝配協(xié)調(diào)中，具有廣闊的應用前景。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.001