劉 毅

中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司

機身壁板組件裝配協(xié)調(diào)與互換要求

劉 毅

中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司

飛機裝配件的互換性是指在批量生產(chǎn)中同一零部件或裝配單元產(chǎn)品在物理機械性能與幾何形狀的一致性，目的是為了實現(xiàn)在裝配過程零部件選擇時無需修整即可滿足使用性能要求。協(xié)調(diào)性是指相配合的零部件之間的尺寸、形狀的幾何特性的匹配一致性，僅對幾何形狀作出要求。裝配件間的協(xié)調(diào)可通過相互修配來獲取，也可以通過提高裝配零部件的制造準(zhǔn)確度來達到。

機身壁板；裝配協(xié)調(diào)

1.裝配互換協(xié)調(diào)及協(xié)調(diào)路線設(shè)計

飛機制造與裝配是將設(shè)計的理論尺寸以最小的精度損失的工藝方式傳遞到實際產(chǎn)品上的過程，裝配過程中要經(jīng)過眾多傳遞環(huán)節(jié)以及多次反復(fù)的移形過程才能將產(chǎn)品理論尺寸經(jīng)工藝裝備傳遞到產(chǎn)品上。工藝設(shè)計中在設(shè)計協(xié)調(diào)方案和協(xié)調(diào)路線之前應(yīng)充分考慮機型及其結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的協(xié)調(diào)關(guān)系和對協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的要求以及工廠的生產(chǎn)條件。在設(shè)計協(xié)調(diào)方案和協(xié)調(diào)路線時應(yīng)考慮從零件制造到裝配完成的全過程，按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點確定主要工藝裝備；從結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)關(guān)系入手，確定預(yù)防不協(xié)調(diào)問題及措施；根據(jù)裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求，提出控制零件準(zhǔn)確度的質(zhì)量控制方案，對裝配過程提出協(xié)調(diào)要求，使協(xié)調(diào)路線貫穿整個生產(chǎn)過程；結(jié)合容差分配(包括標(biāo)準(zhǔn)工裝和檢驗工裝的容差，零件制造和檢驗、組合件和部件裝配的容差等)進行協(xié)調(diào)路線的設(shè)計，用調(diào)整和補充協(xié)調(diào)路線的方法保證容差分配合理和選用，減少特殊要求。裝配協(xié)調(diào)路線的設(shè)計直接影響到產(chǎn)品的制造準(zhǔn)確度與協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，同時受到產(chǎn)品的構(gòu)造、工藝特點和生產(chǎn)條件等諸因素的制約。

2.互換協(xié)調(diào)問題分類

飛機裝配協(xié)調(diào)問題大致可以分為兩大類，即交點類裝配協(xié)調(diào)與外形類裝配協(xié)調(diào)。機身壁板組件裝配中，根據(jù)設(shè)計要求對不同的裝配對象采用不同的互換協(xié)調(diào)要求；外形類裝配協(xié)調(diào)對象以機身壁板組件為典型。大型飛機的壁板裝配過程以骨架定位，將與蒙皮或壁板相協(xié)調(diào)的零件定位到裝配工裝定位器上，此時裝配工裝的定位器定位面的設(shè)計也以外形表面作為基準(zhǔn)，定位器的制造采用數(shù)控加工方式，保證其表面與零件的協(xié)調(diào)。帶外形的零組件在裝配過程中需要保證零組件(如蒙皮、壁板、隔框和翼肋等)的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，不同種類的零件所對協(xié)調(diào)路線的設(shè)計要求也有區(qū)別。蒙皮的外形輪廓度被定義為關(guān)鍵特性，在制造過程中進行控制，是保證協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵。與蒙皮類零件相協(xié)調(diào)的鈑金類骨架零件(如連接角片、鈑金肋、鈑金框和長桁等)，數(shù)字化設(shè)計制造方式是將相應(yīng)部位MDS向內(nèi)以一個蒙皮厚度為距離做一等距曲面作為產(chǎn)品設(shè)計基準(zhǔn)，生產(chǎn)中采用數(shù)控設(shè)備直接完成制作加工。交點類裝配協(xié)調(diào)以孔軸配合裝配零件為典型，保證的是零件上孔、軸特征的中心位置度與同軸度等配合精度。裝配件交點處存在相互協(xié)調(diào)要求時，需將交點協(xié)調(diào)特征(如交點孔孔位置度、同軸度、平行度、平面度等)定義為關(guān)鍵特征，一對交點孔的設(shè)計采用同一軸線、同一孔徑、同一協(xié)調(diào)平面，而協(xié)調(diào)軸線及平面即為相協(xié)調(diào)的一對產(chǎn)品及其工裝定位器的共同設(shè)計基準(zhǔn)。

3.裝配基準(zhǔn)對關(guān)鍵特性偏差傳遞的影響

工藝基準(zhǔn)按功能可分為定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)，分別起確定裝配件在裝配及測量過程中準(zhǔn)確定位的作用。選擇作為起定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)的裝配件特征時，應(yīng)盡可能保證三類基準(zhǔn)的統(tǒng)一，盡量選取設(shè)計基準(zhǔn)特征作為工藝基準(zhǔn)特征。

(1)常用基準(zhǔn)定位方法?；鶞?zhǔn)工件定位法：將剛度較大的裝配部件作為基礎(chǔ)裝配件首先定位，其余裝配零件采用該基礎(chǔ)裝配件上的幾何特征作為定位基準(zhǔn)，順次確定各自的裝配位置。按劃線定位法：根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)圖紙上設(shè)計基準(zhǔn)定義，在專用的透明膠片上用接觸照相法在裝配型架或相應(yīng)部件上畫線作為后續(xù)裝配件裝配基準(zhǔn)。定位準(zhǔn)確度取決于工人技術(shù)水平，生產(chǎn)率低，多用于尺寸關(guān)系比較簡單的工件，在批產(chǎn)中較少采用。按裝配夾具定位法：是飛機裝配中應(yīng)用最廣泛的定位方法，裝配件依靠夾具的定位件定位。由于夾具制造準(zhǔn)確度較高且裝配定位的同時起到夾緊、支托作用，能消除小剛性零件的定位間隙并限制裝配變形，所以定位準(zhǔn)確可靠，操作迅速方便，生產(chǎn)效率高。裝配孔定位法：是在有定位關(guān)系的零件上預(yù)先協(xié)調(diào)加工的孔，直接確定零件之間的相對位置。一般選用鉚釘孔作為裝配孔，各自按樣板鉆出較小的孔，按孔對準(zhǔn)插入錐形銷定位，裝配鉚接時再擴孔。定位的準(zhǔn)確度主要取決于裝配孔的協(xié)調(diào)制造方法以及定位時孔、銷的配合精度。其顯著的優(yōu)點是：定位方便迅速，無需或可簡化專用夾具，提高定位效率。

(2)裝配過程中基準(zhǔn)傳遞路線。設(shè)計過程中根據(jù)實際需要，機身產(chǎn)品零件可在不同的坐標(biāo)系下定義產(chǎn)品工藝特征及關(guān)鍵控制特征，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換最終獲取其在機身坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。通常在零件設(shè)計中采用機身坐標(biāo)系結(jié)合局部坐標(biāo)系，或同時應(yīng)用機身坐標(biāo)系、局部坐標(biāo)系以及輔助坐標(biāo)系等三類坐標(biāo)系的組合方式。輔助坐標(biāo)系是由飛機主幾何模型確定的，而局部坐標(biāo)系則根據(jù)零件設(shè)計制造的便利而定義。

(a)交點協(xié)調(diào)基準(zhǔn)設(shè)計。在以骨架為基準(zhǔn)進行裝配的過程中，裝配件的誤差通過裝配關(guān)系積累在部件外形上得以反映。裝配件的誤差包括骨架零件外形的制造誤差與裝配誤差、蒙皮的零件制造誤差和蒙皮與骨架在裝配過程中工藝貼合產(chǎn)生的匹配誤差。提高裝配件外形準(zhǔn)確度，取決于零件制造準(zhǔn)確度和骨架裝配準(zhǔn)確度。

(b)外形協(xié)調(diào)基準(zhǔn)設(shè)計。以機身外形為基準(zhǔn)的典型工藝結(jié)構(gòu)和裝配過程是依靠蒙皮與型架的貼合預(yù)先保證蒙皮外形精度，將長桁、角片、隔框等順序裝配形成壁板組件。蒙皮、長桁與隔框等的裝配特征完全依靠型架上相對應(yīng)的工藝特征定位并保持精度，工藝過程中積累的零件裝配誤差在內(nèi)部骨架連接時采用補償?shù)墓に噥砜刂?。部件外形的裝配準(zhǔn)確度主要取決于裝配型架的制造準(zhǔn)確度和裝配后的變形，消除了蒙皮厚度誤差對外形準(zhǔn)確度的影響，骨架零件制造誤差對外形的影響也相應(yīng)減弱。部件外形的誤差由裝配型架卡板的外形誤差、蒙皮和卡板外形之間因工藝貼合匹配度產(chǎn)生的誤差以及蒙皮在裝配后產(chǎn)生的變形的積累行成。

[1] 舒啟林， 王德俊， 郝永平. 裝配順序自動規(guī)劃及其評價的研究[J].機械設(shè)計與研究. 2002， 18(3)：46-48.