邢晨

摘? 要：基于標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件（以下簡(jiǎn)稱緊固件），研究其在飛機(jī)裝配中的特性，通過(guò)以沈飛公司民機(jī)飛機(jī)裝配案例，分析緊固件在飛機(jī)裝配穩(wěn)定性、延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命等方面存在的影響。該文主要闡述了裝機(jī)沉頭緊固件在飛機(jī)裝配中的種類和裝機(jī)要求，從而滿足飛機(jī)裝配質(zhì)量，減少裝配風(fēng)險(xiǎn)，解決實(shí)際裝機(jī)問(wèn)題。通過(guò)有效的工藝改進(jìn)，滿足飛機(jī)裝配需求，達(dá)到最佳裝配效果。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化;緊固件;飛機(jī)裝配;標(biāo)準(zhǔn)件安裝;表面質(zhì)量

中圖分類號(hào)：V262.4? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

標(biāo)準(zhǔn)件是指結(jié)構(gòu)、尺寸、畫(huà)法和標(biāo)記等各個(gè)方面已經(jīng)完全標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)生產(chǎn)的常用的零（部）件，如螺紋件、鍵、銷、滾動(dòng)軸承。包括標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件、連接件、傳動(dòng)件、密封件、液壓元件等機(jī)械零件。而標(biāo)準(zhǔn)緊固件作為標(biāo)準(zhǔn)件的代表，被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)制造中。因此該文以緊固件為重點(diǎn)分析案例，研究其在飛機(jī)裝配中的特點(diǎn)，特別是安裝和表面質(zhì)量的重要因素對(duì)飛機(jī)裝配的影響。

緊固件是具有高度通用化和系列化特點(diǎn)的基礎(chǔ)性零件，在飛機(jī)中大量重復(fù)使用，緊固件的安裝質(zhì)量對(duì)裝備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和壽命及隱身性能有重要影響。國(guó)內(nèi)從2002年開(kāi)始就針對(duì)緊固件開(kāi)展了產(chǎn)品合格鑒定工作，對(duì)緊固件產(chǎn)品的尺寸、性能進(jìn)行了全面的檢測(cè)和試驗(yàn)，通過(guò)合格鑒定試驗(yàn)，使航空標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量控制活動(dòng)前移，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件批產(chǎn)前產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了有效的控制作用，是飛機(jī)上用于連接零件、組件、標(biāo)準(zhǔn)件的連接機(jī)構(gòu)，主要用于承受零件孔直徑方向傳遞的載荷與變形，據(jù)統(tǒng)計(jì)，多達(dá)75%～80%的疲勞破壞發(fā)生在機(jī)體連接部位。

1 裝機(jī)沉頭緊固件種類及裝機(jī)要求

1.1 裝機(jī)沉頭緊固件種類

目前全球飛機(jī)制造商對(duì)于裝機(jī)沉頭類型主要以90°、100°、120°的螺栓、鉚釘、抽釘為主。沉頭尺寸主要包括沉頭角度、沉頭大徑、沉頭高度，在飛機(jī)裝配時(shí)，針對(duì)不同沉頭角度、沉頭大徑、沉頭高度公差锪窩 。

1.2 裝機(jī)要求

安裝在口蓋以及不可拆卸的蒙皮上的鉚釘頭應(yīng)與蒙皮平齊，埋頭螺釘頭以及埋頭螺釘頭的歪斜可允許的凸起和凹陷應(yīng)包括分布在中央翼、機(jī)翼及尾翼上的不得大于0.1 mm加大去讀表面上的埋頭螺釘可允許的單面凸起和凹陷不得大于0.15 mm;分布在機(jī)身、進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙上的不得大于0.2 mm，較大曲度表面上的埋頭螺釘可允許的單面凸起和凹陷不得大于0.3 mm。

對(duì)于每排沉頭螺栓和高抗剪鉚釘，允許不超過(guò)沉頭螺栓和高抗剪鉚釘總數(shù)10%的釘頭下與基孔之間存在不大于0.2 mm單面不貼合間隙，但不得超過(guò)釘頭周長(zhǎng)的1/3。

2 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)件安裝實(shí)際問(wèn)題情況及問(wèn)題分析

緊固件對(duì)飛機(jī)使用壽命的影響主要在于2個(gè)方面。1）其自身的疲勞特性與強(qiáng)度特性。2）是緊固件與零件的裝配情況。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)故障初步統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，薄壁結(jié)構(gòu)疲勞裂紋及緊固件松動(dòng)、脫落故障大約占20%～30%?？梢哉f(shuō)，緊固件的失效故障是長(zhǎng)期以來(lái)嚴(yán)重影響飛機(jī)使用維護(hù)的老大難問(wèn)題之一。飛機(jī)在空中飛行、起飛和降落階段飛機(jī)薄壁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜，要承受交變載荷和振動(dòng)載荷的作用，容易出現(xiàn)多發(fā)性的疲勞問(wèn)題。通過(guò)對(duì)緊固件失效案例的采集、分析，我們發(fā)現(xiàn)，緊固件在震動(dòng)載荷下的松動(dòng)、脫落問(wèn)題成了緊固件問(wèn)題的主要問(wèn)題，案例中鮮有因超過(guò)緊固件疲勞極限而發(fā)生斷裂的情況。其次，在同等載荷的情況下，連接零件屈服變形的概率遠(yuǎn)大于緊固件疲勞斷裂的概率，這也是產(chǎn)生緊固件松動(dòng)、脫落的主要原因。再者，飛機(jī)緊固件的選擇遵從于應(yīng)用多年的標(biāo)準(zhǔn)體系，在多批次飛機(jī)中得到驗(yàn)證，具有較高的可信度。因此，提升緊固件連接壽命，應(yīng)主要從緊固件與零件的裝配情況下手。

按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例，沉頭緊固件在裝配安裝后出現(xiàn)漏窩問(wèn)題，需要調(diào)整不同緊固件廠家產(chǎn)品進(jìn)行裝配，嚴(yán)重影響裝配進(jìn)度。而螺栓頭部高度、沉頭角度、頭部外徑3個(gè)尺寸的公差和锪窩公差的組合影響會(huì)造成漏窩現(xiàn)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝配試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)與裝配效果較好的廠家產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)繪對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)裝配漏窩的原因主要為頭部尺寸較小、頭部高度過(guò)大，同批產(chǎn)品離散性較大造成。頭部尺寸越大，頭部高度越小及離散性越小的產(chǎn)品與裝配沉頭窩的貼合度越好。如圖1所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)件安裝工藝改進(jìn)措施

3.1 優(yōu)化模具參數(shù)，采購(gòu)新模具進(jìn)行生產(chǎn)

對(duì)于問(wèn)題產(chǎn)品，進(jìn)行優(yōu)化整改。通過(guò)更改十字槽陽(yáng)?；∶娉叽?，同時(shí)控制外圓尖邊厚度，經(jīng)過(guò)裝配測(cè)試及廠家測(cè)繪后，已完成試裝，基本滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

3.2 完善文件，控制尖邊厚度

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了外圓直徑的最小值，未規(guī)定尖邊厚度，產(chǎn)品雖然滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于尖邊厚度直接影響螺栓頭部與裝配孔的貼合程度，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終確定尖邊厚度不大于0.3 mm時(shí)，能夠獲得較好的安裝效果，并制作了典型標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行試裝，基本滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。如圖2改進(jìn)前后對(duì)比圖所示。

3.3 改善裝配工藝效果思考

一方面應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的管理，籌建集標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、采購(gòu)、驗(yàn)收、存儲(chǔ)、配套、發(fā)放于一體的專門機(jī)構(gòu)—標(biāo)準(zhǔn)件中心。以零件生產(chǎn)信息化為工具、以安全庫(kù)存預(yù)警和“訂貨點(diǎn)法”為主要管理模式，形成一套標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、采購(gòu)、驗(yàn)收、存儲(chǔ)、配套、發(fā)放于一體的全新管控體系。

另一方面標(biāo)準(zhǔn)件中心對(duì)各車間使用的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行統(tǒng)一配送發(fā)放，以保證批次的一致性，按工序進(jìn)行配送，且為同一廠家同一批次的標(biāo)準(zhǔn)件。車間在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)混批次安裝情況，為保證裝機(jī)質(zhì)量，各生產(chǎn)單位應(yīng)編制內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)件批次性安裝管理要求。如果標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量進(jìn)行了提升，裝配現(xiàn)場(chǎng)裝配混亂也無(wú)法達(dá)到最佳裝配效果。

4 結(jié)論

為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配的精準(zhǔn)性、高效性，保證飛機(jī)使用壽命，確保產(chǎn)品質(zhì)量，就必須嚴(yán)格對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的安裝和表面質(zhì)量的顆粒度進(jìn)行約束，并建立細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)要在后續(xù)的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制定專門的改進(jìn)方案，從而達(dá)到最佳的裝配效果。該文后續(xù)將持續(xù)對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行跟蹤研究，以保證研究成果的落地。

通過(guò)上述后續(xù)方案的開(kāi)展，在達(dá)到該文的最終研究目的以外，更對(duì)飛機(jī)制造業(yè)中飛機(jī)裝配這一重要環(huán)節(jié)有了更多的思考。為了提高飛機(jī)使用壽命，我們除了加強(qiáng)緊固件標(biāo)準(zhǔn)的考量與鑒定之外，還要通過(guò)引入新技術(shù)、新方法，提高標(biāo)準(zhǔn)件在裝配中裝配效果。重點(diǎn)關(guān)注緊固件松動(dòng)與脫落問(wèn)題、裝配過(guò)程應(yīng)力集中問(wèn)題以及制孔精度問(wèn)題。從工藝角度解決緊固件失效問(wèn)題，從而提升機(jī)體穩(wěn)定性和飛機(jī)使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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