運(yùn)動(dòng)間隙協(xié)調(diào)控制策略

張春亮

摘 要：通過(guò)機(jī)理和容差分析，研究影響收放裝置運(yùn)動(dòng)間隙的主要因素，建立收放裝置運(yùn)動(dòng)操縱模型，并通過(guò)仿真分析各因素對(duì)運(yùn)動(dòng)間隙影響的程度。基于前面的分析，提出一種以角度控制為主，外形控制為輔的協(xié)調(diào)控制策略，并利用標(biāo)準(zhǔn)工裝進(jìn)行協(xié)調(diào)交點(diǎn)。最后通過(guò)仿真和生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證了有效性。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)間隙；協(xié)調(diào)控制；標(biāo)準(zhǔn)工裝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.242

0 引言

在飛機(jī)制造領(lǐng)域，為了保證系統(tǒng)工作的可靠性，保證作動(dòng)筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作性能，零部件間的運(yùn)動(dòng)間隙應(yīng)至少保證4mm以上，一般為8mm。由于零件尺寸大、裝配關(guān)系復(fù)雜[1] 和裝配結(jié)構(gòu)空間小，導(dǎo)致由多個(gè)零件裝配而成的部件之間的運(yùn)動(dòng)間隙經(jīng)常超出設(shè)計(jì)容限。影響飛機(jī)制造質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。本文結(jié)合實(shí)例，通過(guò)機(jī)理和容差分析，研究影響收放裝置運(yùn)動(dòng)間隙的主要因素，建立收放裝置運(yùn)動(dòng)操縱模型，并通過(guò)仿真分析各因素對(duì)運(yùn)動(dòng)間隙影響的程度。基于前面的分析，提出一種以角度控制為主，外形控制為輔的協(xié)調(diào)控制策略，并利用標(biāo)準(zhǔn)工裝進(jìn)行協(xié)調(diào)交點(diǎn)。最后通過(guò)仿真和生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證了有效性。

1 問(wèn)題描述

以下實(shí)例是在飛機(jī)系統(tǒng)安裝過(guò)程中出現(xiàn)的3個(gè)典型收放裝置間隙超差問(wèn)題，通過(guò)分析歸納總結(jié)出造成運(yùn)動(dòng)間隙超差的原因和相應(yīng)的解決方案。

（1）角度制造誤差影響實(shí)例：某組件在收回位置與結(jié)構(gòu)件間隙小，設(shè)計(jì)要求最小間隙4mm，。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真測(cè)量，理論最小間隙為4.5mm，得出角度偏差對(duì)運(yùn)動(dòng)間隙有影響。內(nèi)筒零件角度制造精度較低，約±30′。解決方案：交點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)協(xié)調(diào)，內(nèi)筒零件加工增加專用夾具加工，同時(shí)對(duì)內(nèi)筒裝配孔留余量，增加組件裝配驗(yàn)收夾具檢查和控制裝配后的內(nèi)筒角度，在夾具上將裝配孔配鉆補(bǔ)償零件制造的角度公差。改進(jìn)前裝配角度偏轉(zhuǎn)公差約±1°，裝機(jī)合格率80%，改進(jìn)后裝配角度偏轉(zhuǎn)公差-33.5′～3.5′，裝配精度提高70%，合格率為100%。（2）零件尺寸大影響實(shí)例：某組件在收上過(guò)程中，左側(cè)與其他部件間隙小，通過(guò)三個(gè)交點(diǎn)鉸接在結(jié)構(gòu)上，其中一個(gè)交點(diǎn)為萬(wàn)向接頭。通過(guò)誤差計(jì)算，由于組件長(zhǎng)度較長(zhǎng)，約為1500mm，導(dǎo)致左右方向的偏擺對(duì)該間隙有影響。解決方案：部件狀態(tài)申請(qǐng)組件局部模型，局部模型不含萬(wàn)向接頭交點(diǎn)，檢查并控制交點(diǎn)相對(duì)飛機(jī)軸線的左右方向的偏斜范圍。改進(jìn)前合格率60%，改進(jìn)后經(jīng)過(guò)調(diào)整，合格率100%。（3）系統(tǒng)件與結(jié)構(gòu)件定位基準(zhǔn)不一致影響實(shí)例：某組件在作動(dòng)筒的驅(qū)動(dòng)下在收回位置，與結(jié)構(gòu)件間隙小。在收回位置，作動(dòng)筒有一定的剩余行程，因此可以認(rèn)為將交點(diǎn)斷開，某組件仍在原位，組件按交點(diǎn)及結(jié)構(gòu)內(nèi)緣協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)件按結(jié)構(gòu)件外緣進(jìn)行控制。定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一。解決方案：在部件制造時(shí)裝配型架局部增加組件模型進(jìn)行控制。改進(jìn)前合格率75%，改進(jìn)后產(chǎn)品一次性提交合格率95%，經(jīng)過(guò)調(diào)整，合格率100%。

2 原因歸納和對(duì)策

通過(guò)對(duì)以上3個(gè)典型實(shí)例的分析，總結(jié)出運(yùn)動(dòng)間隙超差的分析邏輯圖（圖1）。

2.1 引起運(yùn)動(dòng)間隙超差的原因

在飛機(jī)制造各環(huán)節(jié)中，引起運(yùn)動(dòng)間隙超差的原因有很多。從飛機(jī)設(shè)計(jì)到最后完成總裝的各個(gè)階段，均含有可能造成運(yùn)動(dòng)間隙超差的因素。具體有以下幾類：（1）零件制造偏差大；（2）結(jié)構(gòu)部件裝配積累誤差；（3）系統(tǒng)件與結(jié)構(gòu)件定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一；（4）設(shè)計(jì)容差不合理；（5）裝配協(xié)調(diào)工藝方案不合理；（6）檢驗(yàn)工裝存在問(wèn)題。

2.2 預(yù)防或解決運(yùn)動(dòng)間隙超差問(wèn)題措施

分析解決運(yùn)動(dòng)間隙超差問(wèn)題可參考圖1進(jìn)行。對(duì)應(yīng)造成運(yùn)動(dòng)間隙超差的主要原因，整理出避免和解決間隙超差類問(wèn)題的幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）提高零件制造精度。零件精度要求提高往往意味著制造成本的增加，因此提高裝配關(guān)鍵尺寸精度，可以達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)于影響運(yùn)動(dòng)間隙的關(guān)鍵尺寸應(yīng)采用專用工裝加工，盡量不使用拼裝夾具。（2）提高協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。在極限位置運(yùn)動(dòng)間隙最小時(shí)，運(yùn)動(dòng)間隙對(duì)位置關(guān)系的準(zhǔn)確度要求高，結(jié)構(gòu)件與系統(tǒng)件應(yīng)盡可能使用統(tǒng)一的裝配定位基準(zhǔn)。在無(wú)法直接使用同一定位基準(zhǔn)的情況下，再考慮通過(guò)使用工裝（模型）間接實(shí)現(xiàn)定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)件的安裝需求，合理地調(diào)整定位基準(zhǔn)。（3）優(yōu)化裝配容差。在系統(tǒng)裝配中，規(guī)劃零部件的制造容差[2]是關(guān)鍵，找到關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有的放矢采取增加標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)、模型、裝配夾具等，使容差和產(chǎn)品質(zhì)量在可控的范圍內(nèi)。（4）檢修工裝。一些工裝在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損，因此應(yīng)定期檢查工裝的關(guān)鍵尺寸。（5）增加設(shè)計(jì)裕度或工藝裕度。對(duì)于不易滿足設(shè)計(jì)要求的零部件，必須有相應(yīng)的措施，一般須進(jìn)行設(shè)計(jì)更改增加工藝補(bǔ)償[3]，當(dāng)受空間及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制無(wú)法進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，可以增加檢驗(yàn)夾具進(jìn)行配鉆、調(diào)整來(lái)控制工藝偏差，避免容差不合理造成零件部件報(bào)廢。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)安裝中出現(xiàn)的典型運(yùn)動(dòng)間隙超差實(shí)例進(jìn)行分析，總結(jié)了造成運(yùn)動(dòng)間隙超差的主要原因，并提出解決運(yùn)動(dòng)間隙超差的控制策略。隨著飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，把飛機(jī)生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、歸納、分類并深入研究，將成果應(yīng)用到今后飛機(jī)的研制過(guò)程中，可以有效避免或減少諸如運(yùn)動(dòng)間隙超差問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率、減少飛機(jī)研制成本、縮短生產(chǎn)周期具有重要的促進(jìn)作用。

作者簡(jiǎn)介：

[1]杜鵑.飛機(jī)裝配不協(xié)調(diào)問(wèn)題的原因分析及解決方法[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（07）：114，116.

[2]程寶蕖.飛機(jī)制造協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度與容差分配[J].北京：航空工業(yè)出版社，1987.

[3] 《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì).航空制造工程手冊(cè)[S].飛機(jī)裝配（2版），北京：航空工業(yè)出版社，2010.