錢寶升

摘 要：通過對飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的結(jié)構(gòu)分析，研究飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具各被檢要素的檢測方法，特別是空間交點(diǎn)尺寸與空間角度的檢測，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)提出的檢測方法能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)中對飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具檢測的精度要求，具有檢測安全性強(qiáng)、檢測成本低、檢測方便等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：交點(diǎn)尺寸；工藝孔；檢驗(yàn)銷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.056

0 引言

飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具是焊接夾具工裝的一種，其主要功能是為了準(zhǔn)確保證焊接過程中固定導(dǎo)管及其接頭的三維位置精度，同時防止焊接產(chǎn)生的導(dǎo)管變形。由于飛機(jī)上導(dǎo)管較多，因此在飛機(jī)研制過程中飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具需求量較大；且在某些特殊情況下，飛機(jī)裝配時仍需要臨時增加焊接夾具。此時，飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的檢測方法顯得尤為重要，是飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具高質(zhì)量及時交付的強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

圖1為一套典型的飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具，可以看出其組成部主要包括：夾具體、高支座、定位銷、壓管器、定位支臂。其中夾具體是整個工裝的安裝基體；高支座與定位銷組件主要用于定位導(dǎo)管接頭；壓管器一般是1/2圓弧和1/4圓弧分別用來定位夾緊導(dǎo)管管體的直線和轉(zhuǎn)角部分，定位支臂端頭的定位面用于定位導(dǎo)管上的耳片、管嘴等。

1 飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的檢測要素分析

隨著飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計及制造技術(shù)的不斷更新，飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具不再單一的按照在飛機(jī)上實(shí)物取樣的方式進(jìn)行設(shè)計和制造，近年來，以數(shù)控彎管技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)控成型技術(shù)應(yīng)用，引起大量飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具設(shè)計和制造按數(shù)模及尺寸為制造依據(jù)。由于導(dǎo)管形狀的不規(guī)則性，導(dǎo)致飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的大小差異較大，且結(jié)構(gòu)變化多端，同時具有較為復(fù)雜的空間角度和空間交點(diǎn)，從而大大增加了這類焊接夾具的制造和測量難度。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工藝上經(jīng)常需要采取措施，對空間角度及尺寸進(jìn)行分解，比如預(yù)先設(shè)置一些必要的工藝面，工藝孔或采用輔助工具進(jìn)行測量。

飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的被檢測要素主要包含三個方面：導(dǎo)管定位面、尺寸公差和角度公差。

2 飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的檢測

2.1 導(dǎo)管定位面的檢測

2.1.1 按實(shí)樣制造的導(dǎo)管定位面

檢測按實(shí)樣制造的導(dǎo)管定位面，先將樣件固定于正確位置，然后將樣件與導(dǎo)管定位面貼合，利用塞尺檢查樣件與導(dǎo)管定位面貼合處間隙大小，從而確定導(dǎo)管定位面是否合格。

2.1.2 按數(shù)模制造的導(dǎo)管定位面

檢測按數(shù)模制造的導(dǎo)管定位面，是利用檢測設(shè)備即測量機(jī)檢測。其原理是在理論坐標(biāo)系下采集夾具數(shù)字化模型中導(dǎo)管定位面數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入測量系統(tǒng)作為檢測依據(jù)，然后通過與夾具上實(shí)體定位面進(jìn)行輪廓度偏差計算，若偏差大于導(dǎo)管定位面輪廓度公差，則不合格，否則為合格。

2.2 尺寸公差的檢測

2.2.1 直線尺寸公差檢測

利用測量機(jī)、精密鏜床或其他高精密機(jī)加設(shè)備檢查，將檢查出的實(shí)際尺寸與理論尺寸比較，根據(jù)偏差值是否在公差范圍內(nèi)判斷其是否合格。

2.2.2 交點(diǎn)尺寸公差檢測

飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具的空間交點(diǎn)位置使用測量機(jī)檢測準(zhǔn)確性有時較差，其主要原因是測量機(jī)計算點(diǎn)、線、平面、圓、圓柱等位置時需要先通過在夾具實(shí)體要素表面上測量多個點(diǎn)，將點(diǎn)位坐標(biāo)計算得到所需數(shù)據(jù)，這對實(shí)體要素表面質(zhì)量要求非常高；比如計算圓弧中心點(diǎn)，跟圓弧完整程度有很大關(guān)系，當(dāng)圓弧少于1/2時，難度很大；同時焊接夾具活動原件多，間隙大，空間交點(diǎn)位置大多需要將事先計算過的線、面等延伸后二次計算取得，誤差較大。利用精密鏜床或其他高精密機(jī)加設(shè)備檢查，可以避免這種計算誤差發(fā)生，同時使用百分表、杠桿表等儀器連續(xù)檢查實(shí)體要素表面，對數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度較高，且可以規(guī)避表面缺陷。使用設(shè)備檢查交點(diǎn)是一種間接的檢查方法，大多數(shù)情況需要交點(diǎn)數(shù)據(jù)通過計算轉(zhuǎn)化為設(shè)備可操作的數(shù)據(jù)，甚至還要利用工具球，這樣才能保證整個檢查方案的完整性。

通常在解決飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具交點(diǎn)尺寸公差檢測的方法有兩種：（1）制作工藝孔檢測，（2）利用檢驗(yàn)銷檢測。

（1）制作工藝孔檢測。制作工藝孔檢查交點(diǎn)尺寸，一般是用于檢查壓管器或定位座上的交點(diǎn)尺寸，這種交點(diǎn)尺寸的特點(diǎn)是往往用機(jī)加設(shè)備無法找到，且用測量機(jī)檢測難度大。其原理是在壓管器或定位座零件制造過程中制作與須被檢測交點(diǎn)尺寸有關(guān)系的（尺寸控制）工藝孔，將交點(diǎn)尺寸公差轉(zhuǎn)換到工藝孔上，裝配后通過檢測工藝孔實(shí)際位置代替檢查交點(diǎn)位置，這種方法廣泛用于平面交點(diǎn)尺寸檢查，不適合空間交點(diǎn)。

（2）利用檢驗(yàn)銷檢測。如圖2所示為檢驗(yàn)銷，由球和桿兩部分組成，將直徑? 6.35的工具球安裝在桿的一端，主要用于導(dǎo)管焊接夾具定位銷交點(diǎn)位置的輔助檢查，A尺寸加工為固定值，比如：A=65，A=80，A=95，桿的直徑分別設(shè)定為夾具中常用的?12、?16、?20、?25。

其原理是在將檢驗(yàn)銷代替定位銷安裝在飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具上，將交點(diǎn)尺寸公差轉(zhuǎn)換到檢驗(yàn)銷球頭上，通過檢測球頭球心位置公差來代替交點(diǎn)位置，當(dāng)然定位銷單件加工過程中其上的交點(diǎn)位置與裝配孔之間的尺寸關(guān)系一定要嚴(yán)格控制。

如圖3所示，被測要素為定位銷軸心與定位銷端面交點(diǎn)P1到基準(zhǔn)的公差尺寸，但使用機(jī)設(shè)備無法求得此交點(diǎn)，導(dǎo)致兩公差尺寸無法檢測，所以借用長度為65尺寸的檢驗(yàn)銷，通過三角函數(shù)計算將圖紙公差13.6±0.2轉(zhuǎn)換為33.97±0.2公差尺寸。

2.3 角度公差的檢測

飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具角度公差檢測同樣適合使用精密鏜床或其他高精密機(jī)加設(shè)備檢查。其原理是在被檢測要素上采取兩點(diǎn)，取得兩點(diǎn)空間坐標(biāo)值，通過三角函數(shù)計算，得出實(shí)際角度，再與理論角度公差進(jìn)行對比，確定是否合格。

如圖4所示，檢測要素為角度公差，利用檢驗(yàn)銷，移動檢驗(yàn)銷球頭分別到P1、P2兩點(diǎn)位置，記錄兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為P1（X1，Y1，Z1）、P2（X2，Y2，Z2），由于此角度為單角度，Y向值相同，所以

3 結(jié)束語

飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具雖然與鉆床夾具、鏜床夾具具類工裝相比精度要求不高，比較容易加工，但是其檢測方案卻比較復(fù)雜。要制造出合格的飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具，就必須要求工藝方案與檢測方案相結(jié)合。

本文針對飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具自身特點(diǎn)，提出了一種新的檢測方法，該方法在檢測過程中，無需其他輔助設(shè)備，檢測更安全、更可靠、更方便。

生產(chǎn)過程表明，該方法和裝置檢測精度不僅能夠完全滿足標(biāo)準(zhǔn)所要求的飛機(jī)導(dǎo)管焊接夾具精度，大大降低系統(tǒng)使用成本，而且使檢測更易實(shí)現(xiàn)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用和推廣價值。

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