機身壁板組件裝配協調與互換要求

劉 毅

中航工業沈陽飛機工業(集團)有限公司

機身壁板組件裝配協調與互換要求

劉 毅

中航工業沈陽飛機工業(集團)有限公司

飛機裝配件的互換性是指在批量生產中同一零部件或裝配單元產品在物理機械性能與幾何形狀的一致性，目的是為了實現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。協調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。裝配件間的協調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確度來達到。

機身壁板；裝配協調

1.裝配互換協調及協調路線設計

飛機制造與裝配是將設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品上的過程，裝配過程中要經過眾多傳遞環節以及多次反復的移形過程才能將產品理論尺寸經工藝裝備傳遞到產品上。工藝設計中在設計協調方案和協調路線之前應充分考慮機型及其結構特點，產品結構上的協調關系和對協調準確度的要求以及工廠的生產條件。在設計協調方案和協調路線時應考慮從零件制造到裝配完成的全過程，按照產品結構特點確定主要工藝裝備；從結構協調關系入手，確定預防不協調問題及措施；根據裝配協調準確度要求，提出控制零件準確度的質量控制方案，對裝配過程提出協調要求，使協調路線貫穿整個生產過程；結合容差分配(包括標準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)進行協調路線的設計，用調整和補充協調路線的方法保證容差分配合理和選用，減少特殊要求。裝配協調路線的設計直接影響到產品的制造準確度與協調準確度，同時受到產品的構造、工藝特點和生產條件等諸因素的制約。

2.互換協調問題分類

飛機裝配協調問題大致可以分為兩大類，即交點類裝配協調與外形類裝配協調。機身壁板組件裝配中，根據設計要求對不同的裝配對象采用不同的互換協調要求；外形類裝配協調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調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計也以外形表面作為基準，定位器的制造采用數控加工方式，保證其表面與零件的協調。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)的協調準確度，不同種類的零件所對協調路線的設計要求也有區別。蒙皮的外形輪廓度被定義為關鍵特性，在制造過程中進行控制，是保證協調性的關鍵。與蒙皮類零件相協調的鈑金類骨架零件(如連接角片、鈑金肋、鈑金框和長桁等)，數字化設計制造方式是將相應部位MDS向內以一個蒙皮厚度為距離做一等距曲面作為產品設計基準，生產中采用數控設備直接完成制作加工。交點類裝配協調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調要求時，需將交點協調特征(如交點孔孔位置度、同軸度、平行度、平面度等)定義為關鍵特征，一對交點孔的設計采用同一軸線、同一孔徑、同一協調平面，而協調軸線及平面即為相協調的一對產品及其工裝定位器的共同設計基準。

3.裝配基準對關鍵特性偏差傳遞的影響

工藝基準按功能可分為定位基準、裝配基準與測量基準，分別起確定裝配件在裝配及測量過程中準確定位的作用。選擇作為起定位基準和裝配基準的裝配件特征時，應盡可能保證三類基準的統一，盡量選取設計基準特征作為工藝基準特征。

(1)常用基準定位方法。基準工件定位法：將剛度較大的裝配部件作為基礎裝配件首先定位，其余裝配零件采用該基礎裝配件上的幾何特征作為定位基準，順次確定各自的裝配位置。按劃線定位法：根據飛機結構圖紙上設計基準定義，在專用的透明膠片上用接觸照相法在裝配型架或相應部件上畫線作為后續裝配件裝配基準。定位準確度取決于工人技術水平，生產率低，多用于尺寸關系比較簡單的工件，在批產中較少采用。按裝配夾具定位法：是飛機裝配中應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，所以定位準確可靠，操作迅速方便，生產效率高。裝配孔定位法：是在有定位關系的零件上預先協調加工的孔，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，按孔對準插入錐形銷定位，裝配鉚接時再擴孔。定位的準確度主要取決于裝配孔的協調制造方法以及定位時孔、銷的配合精度。其顯著的優點是：定位方便迅速，無需或可簡化專用夾具，提高定位效率。

(2)裝配過程中基準傳遞路線。設計過程中根據實際需要，機身產品零件可在不同的坐標系下定義產品工藝特征及關鍵控制特征，通過坐標轉換最終獲取其在機身坐標系下的坐標。通常在零件設計中采用機身坐標系結合局部坐標系，或同時應用機身坐標系、局部坐標系以及輔助坐標系等三類坐標系的組合方式。輔助坐標系是由飛機主幾何模型確定的，而局部坐標系則根據零件設計制造的便利而定義。

(a)交點協調基準設計。在以骨架為基準進行裝配的過程中，裝配件的誤差通過裝配關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生的匹配誤差。提高裝配件外形準確度，取決于零件制造準確度和骨架裝配準確度。

(b)外形協調基準設計。以機身外形為基準的典型工藝結構和裝配過程是依靠蒙皮與型架的貼合預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部骨架連接時采用補償的工藝來控制。部件外形的裝配準確度主要取決于裝配型架的制造準確度和裝配后的變形，消除了蒙皮厚度誤差對外形準確度的影響，骨架零件制造誤差對外形的影響也相應減弱。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生的誤差以及蒙皮在裝配后產生的變形的積累行成。

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