常秀堂 周曉星 田寅
摘 要:某型研制批飛機(jī)下垂直垵定面接頭結(jié)構(gòu)與以往機(jī)型不同,采用延伸到尾梁內(nèi)部與隔板套合鉚接的形式,增加了裝配難度。為保證腹鰭前后固定點(diǎn)相對(duì)位置; 支座接頭交點(diǎn)孔Φ10H9的精加工,孔中心保證與腹鰭弦平面15mm,邊肋軸線56mm, 最小邊距16mm是需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。在研制批飛機(jī)裝配過(guò)程中出現(xiàn)腹鰭支座與尾梁隔板及工裝裝配不協(xié)調(diào)的問(wèn)題,很難保證裝配要求。支座接頭孔的精加工及加工后接頭孔的同軸度都達(dá)不到技術(shù)裝配要求。如能徹底解決下垂直安定面交點(diǎn)裝配不協(xié)調(diào)問(wèn)題,對(duì)保證飛機(jī)整體裝配協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確,提高飛機(jī)質(zhì)量具有重大意義。
關(guān)鍵詞:下垂直安定面;交點(diǎn)孔;精加工;腹鰭支座
引言
腹鰭是布局在飛機(jī)機(jī)身的氣動(dòng)部件。其主要作用是飛機(jī)在側(cè)滑時(shí)增加飛機(jī)航向穩(wěn)定性。尤其是在飛機(jī)在做大迎角飛行時(shí),能有效減緩飛機(jī)的飄擺,因而該部件對(duì)高機(jī)動(dòng)飛機(jī)的飛行來(lái)講是不可缺少的。飛機(jī)腹鰭在裝配過(guò)程中,要求交點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,不得緊澀、 卡滯, 并且應(yīng)滿足互換性要求。腹鰭是通過(guò)ф10交點(diǎn)螺栓與收置槽交點(diǎn)連接。兩交點(diǎn)中心距離654mm,孔精度H9,交點(diǎn)懸臂長(zhǎng)度200mm,孔加工時(shí)易引起懸臂梁顫動(dòng),造成兩交點(diǎn)孔不同軸。被鉸孔材料為不銹鋼件,該材料屬于高強(qiáng)度耐磨難加工材料,刀具材料及幾何參數(shù)選擇不當(dāng)易引起刀具損毀,并且易造成孔徑及孔壁表面粗糙度超差。本文通過(guò)在改善定位夾具和在夾具上增加固定點(diǎn)、改進(jìn)刀具及制孔方案解決此問(wèn)題。
1 ?大部件結(jié)合交點(diǎn)協(xié)調(diào)
1.1大部件結(jié)合交點(diǎn)孔的主要結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)飛機(jī)用途及布局要求,飛機(jī)大部件接合交點(diǎn)孔常見的結(jié)構(gòu)形式主要有叉耳配合和平面多孔配合兩種形式。平面多孔配合常用于機(jī)翼大部件間對(duì)接,其接合交點(diǎn)孔精加工可依靠專用設(shè)備解決,效率和質(zhì)量較高,本文不再敘述。叉耳配合常用干翼身對(duì)接(如尾翼和機(jī)身),因?yàn)橐砩韺?duì)接孔精加工施工空間一般較為閉塞.難以采用專用精加工設(shè)備進(jìn)行加工操作,所以叉耳配合交點(diǎn)孔精加工是本文研究的重點(diǎn)。
1.2 叉耳配合交點(diǎn)孔裝配協(xié)調(diào)路線
因?yàn)椴娑渑_(tái)精度高且一般為多組叉耳配合相互協(xié)調(diào),所以其裝配準(zhǔn)確度要求高。從國(guó)內(nèi)外裝配經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,無(wú)論是傳統(tǒng)模擬量,亦或是最先進(jìn)的數(shù)字化傳遞,通常采用實(shí)物量規(guī)進(jìn)行協(xié)調(diào)。
1.3叉耳配合精加工流程
協(xié)調(diào)和制造指度能夠滿足對(duì)接要求時(shí),叉耳配合孔一般采用単獨(dú)加工方式,即在組合夾具上完成裝配。在精加工夾具上對(duì)叉片和耳片分別進(jìn)行精加工后,直接進(jìn)行部件對(duì)接:協(xié)調(diào)和制造精度無(wú)法滿足對(duì)接要求時(shí),叉耳配合孔一般采用單獨(dú)加工并留取一定的加工余量,大部件對(duì)接時(shí)將叉耳配合孔同時(shí)加工至終孔的方法。
2 ?下垂直安定面接頭結(jié)構(gòu)介紹
2.1 下垂直安定面接頭結(jié)構(gòu)組成
下垂直安定面接頭主要包括:安裝在42框前的腹鰭支座和屋梁39b框上交點(diǎn)支座兩部分組成。
2.2 下垂直安定面接頭裝配流程
首先腹鰭支座是通過(guò)38-45鈦合金艙裝配夾具將其固定到42框腹板面上,其定位形式是通過(guò)鈾孔的問(wèn)隙配臺(tái),由于腹鰭支座下方有加強(qiáng)墊板,該墊板是與尾梁下壁板連接,所以該工序只能讓腹鰭支座達(dá)到預(yù)裝配的效果,然后通過(guò)腹鰭支座頇留的裝配孔,將42框腹板進(jìn)行開孔處理,此處的開孔屬于精加工鉆孔。在裝配完畢后,將尾梁與機(jī)身42框進(jìn)行對(duì)合連接,形成一個(gè)半封閉的艙體。然后將加強(qiáng)墊板安裝到尾梁下壁板上,加強(qiáng)墊板的定位形式同樣靠軸孔的間隙配合進(jìn)行定位,保證加強(qiáng)墊板的孔中心與腹鰭支座的孔中心相統(tǒng)一。
其次安裝在尾梁內(nèi)39b框處的下垂直安定面前交點(diǎn)支座,是在后機(jī)身對(duì)合完畢后,在總裝精加工平臺(tái)上,靠工裝對(duì)其進(jìn)行定位,保證其安裝位置相對(duì)腹鰭支座的位置一定。交點(diǎn)支座定位完畢后,應(yīng)用精加工臺(tái)將下垂直安定面接頭和耳片己經(jīng)進(jìn)行精加工。
3 ?下垂直安定面交點(diǎn)故障分析
3.1故障現(xiàn)象
某型研制批飛機(jī)下垂直安定面接頭結(jié)構(gòu)與以往機(jī)型不同,采用延伸到尾梁內(nèi)部與隔板套合鉚接的形式,增加了裝配難度。保證腹鰭前后固定點(diǎn)相對(duì)位蓋;支座接頭交點(diǎn)孔中ф10H9的精加工,孔中心保證與腹鰭弦平面15mm,邊肋軸線56mm,最小邊距12mm是需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。在研制批飛機(jī)裝配道程中出現(xiàn)腹鰭支座與尾梁隔板及工裝不協(xié)調(diào),很難保證裝配要求;支座接頭孔的精加工及加工后接頭孔的同抽度都達(dá)不到裝配要求。
3.2 故障分析
a)腹鰭支座裝配不協(xié)調(diào):腹鰭支座安裝在42框上,其鉸孔主要靠工人手持風(fēng)鉆進(jìn)行鉸孔,費(fèi)時(shí)費(fèi)力并且工作完成后往往不能滿足裝配要求,在后續(xù)研制過(guò)程中希望可以改進(jìn)該處鉸孔方式,本文不做過(guò)多的延伸。42框腹板是鈦合金材料,該材料強(qiáng)度高,加工困難,加工變形不易控制。初級(jí)組件外鋪設(shè)碳纖維,經(jīng)高溫高壓后成型。由于受熱應(yīng)力晨響,國(guó)此,初級(jí)組件經(jīng)高溫高壓后易發(fā)生改變,這是造成兩個(gè)交點(diǎn)孔不同軸的主要原因;
b)交點(diǎn)支座與腹鰭支座之間的長(zhǎng)度654mm;,孔加工時(shí)因支撐不當(dāng)易引起梁顫動(dòng),造成兩個(gè)交點(diǎn)孔不同軸;
c)受結(jié)構(gòu)位置限制,使用長(zhǎng)度420mm的同軸鉸刀,手工鉸制,工人操作困難,責(zé)力,并且孔的精度受工人技術(shù)水平高低的影響大,
d)刀具材料及幾問(wèn)參數(shù)選擇不合適,切削排出困難。鉸孔時(shí)刀真易形成空轉(zhuǎn)擠壓孔壁,這是造成鉸孔費(fèi)力、孔精度及粗糙度達(dá)不到要求的原因。
4 ?改進(jìn)方案
4.1夾具改進(jìn)
1.將原夾具上用于定位兩個(gè)交點(diǎn)孔的耳接頭改為三耳接頭,就是在原夾具中間增加一個(gè)過(guò)渡支撐點(diǎn),以便于分別從兩側(cè)制孔;并且增加中ф9.5H9,ф9.7H9,ф9.8H9,ф9.9H9,ф10H9 五種快換鉆套;
2在夾具內(nèi)增加工藝內(nèi)形支撐板,并在內(nèi)形板上安裝可以調(diào)節(jié)的擢撐桿,以便于在鉸制交點(diǎn)孔時(shí)對(duì)梁起到點(diǎn)撐作用,防止梁的顫動(dòng)。
4.2刀具改造
刀具的磨損主要是由于粘結(jié)磨損、氧化磨損和擴(kuò)散磨損引起,對(duì)于鋁青銅合金加工,硬質(zhì)合金比高速鋼有優(yōu)勢(shì),因此鉸刀材料改用硬質(zhì)合金,并且將直齒鉸刀角度改為15 °左螺旋鉸刀,改短刃前倒角,受結(jié)構(gòu)影響只能采用手工鉸制,因此將鉸刀長(zhǎng)度改為180mm,通過(guò)夾具中間的過(guò)渡支撐點(diǎn)導(dǎo)向,將原一次由上至下的制孔方式改為分別由兩側(cè)鉸制,鉸孔時(shí)使用與冷卻液。
4.3 制孔方案改進(jìn)
1 將I、Ⅱ梁上的交點(diǎn)襯套孔在鋪設(shè)碳纖維熱壓成形前制孔ф9H9,保留1mm加工余量,用以消涂加溫變形引起的誤差。
2 初級(jí)組件表面鋪設(shè)碳纖維后,熱固化之前,在中ф9H9襯套孔內(nèi)用工藝螺栓及支撐塊支撐固定底座交點(diǎn)孔,限制高溫高壓對(duì)梁結(jié)構(gòu)的影響。
3格下阻力板組件安裝到夾具內(nèi),將中ф9H9孔分別擴(kuò)至中ф9.5H9,并分別鉸孔至ф9.7H9,ф9.8H9,ф9.9H9,最后一刀ф10H9用同軸鉸刀由上至下進(jìn)行鉸制。
5 ?總結(jié)
通過(guò)本次攻關(guān),徹底解決了下垂直安定面交點(diǎn)裝配不協(xié)調(diào)問(wèn)題,對(duì)保證飛機(jī)整體裝配協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確提高飛機(jī)質(zhì)量具有重大意義。通過(guò)對(duì)誤差產(chǎn)生原因分析及方案改進(jìn)實(shí)施,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了生產(chǎn)周期,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
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