鉆孔樣板在飛機裝配過程中的應用研究

段云云

摘 要：本文通過理論分析及試驗驗證的方式，對鉆孔樣板在飛機裝配過程中的應用進行了可行性分析，并通過試驗結果對傳統樣板的設計、制造方式進行了優化改進方案設計，解決了傳統工人手工劃線鉆孔效率低、精度差的問題。為鉆孔樣板在飛機裝配過程中的全面推廣應用提供可靠依據。

關鍵詞：鉆孔樣板；飛機裝配；數字化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.229

1 引言

飛機制造水平不僅體現了一個國家工業發展水平，也是國家綜合技術實力的體現。隨著我國大飛機發展戰略的深入以及現代飛機制造需求使得傳統手工鉆鉚加工制造工藝面臨更新換代的挑戰，迫切需要一種更為高效、高質量的自動化加工方案。

但在現階段新機研制的過程中，飛機設計、制造、裝配等方面還有很多的不確定性，目前很難在裝配過程中實現全自動化。目前在裝配現場中，采用手工劃線的傳統方式進行零組件鉆孔的方式仍較多，工人手工劃線不僅工作效率比較低，并且工作質量也難保證。而鉆孔樣板在各零件車間已經有了廣泛的應用，用于鉆制零件各類工藝孔，是零件鉆孔的依據之一，其加工速度和準確度對零件的生產有著重要影響。基于上述原因，考慮將鉆孔樣板應用到飛機裝配過程中來。

2 理論分析

2.1 橫向零件分析

飛機裝配結構中框類零件為橫向主要承力部件，從框的類型來說框類零件分為整體框和分段框，整體框緣條為一個整體曲面，曲面連續性較好適合應用鉆孔樣板；而分段框在緣條上有長桁缺口，并存在高低不平的下陷，不適合樣板的貼合，所以初步判斷整體框更加適合應用鉆孔樣板輔助鉆孔。

2.2 縱向零件分析

縱向壁板零件一般尺寸較大，但零件曲率較小適合鉆孔樣板的應用。梁類零件作為飛機縱向主要承力部件，需要與各個框段、蒙皮進行連接，零件上需要鉆制的孔位較多工人手工鉆孔費時又費力，但梁類零件一般外緣曲面的曲率較小，曲面展開結果較好適合鉆孔樣板的設計。

經過分析，橫向框類零件中，整體的機加框適合應用鉆孔樣板進行鉆孔；縱向零件中，壁板、梁都能使用鉆孔樣板進行鉆孔。

3 試驗驗證

3.1 試驗件選擇

上大梁前段，其零件尺寸：長1355mm，寬60mm至120mm。零件特點：零件曲度較小，雙曲。

整體框帶板，零件尺寸：長約4000mm，寬約110mm。零件特點：該零件為裝配組件，由對接的兩項帶板零件組成，屬于大尺寸彎曲零件。

3.2 鉆孔樣板設計

從鉆孔樣板設計角度出發，首先要保證展開過程中曲面展開的準確性；其次展開后要帶有全部或部分的外緣線作為定位基準，對于細長類比如緣條類零件及帶板類零件的鉆孔樣板的設計，除了外緣線外，還要有其他的定位基準。對于細長類零件樣板，零件展開后長度超過了鋼板毛料的長度，這種情況下樣板需要分段交付。

從樣板材料的角度出發，考慮樣板與零件的貼合度，盡可能的貼合零件，試驗選擇較薄的樣板材料。目前在樣板制造過程中使用的材料厚度有1mm和1.5mm，所以對于曲度較大的零件，優先選擇1mm厚的材料。

從樣板的制造角度出發，鉆孔樣板在加工時采用激光熱切割的加工方式，要考慮到樣板在切割或鑲鉆套后可能會出現的應力集中、膨脹變形等現象。需要分析樣板的變形量，并采取縮比或增加補加的方法消除誤差變形。對于不需要鑲襯套的鉆孔樣板，可以直接用激光切割機切割出孔位，但由于孔徑較小，切割成型的孔在抬刀處的形狀不規則，所以設計時需要比實際需求孔徑小0.1mm進行切割，之后再手工擴孔加工。

4 關鍵技術及創新點

采用不同厚度鋼板加工鉆孔樣板，使鉆孔樣板與零件表面更容易貼合，使鉆孔更加精確；根據零件的不同類型，決定鉆孔樣板是否鑲鉆套，使鉆孔樣板更加適合不同類型的零件裝配鉆孔，延長類鉆孔樣板的使用壽命；通過適當的比例縮放或補加方式，消除了鉆孔樣板在鑲鉆套后可能會出現的應力集中、膨脹變形等現象。

5 結束語

飛機裝配過程中采用樣板進行鉆孔，是飛機制造行業由傳統手工制造向數字化設計、制造的一種轉變，本次鉆孔樣板在裝配過程中的應用效果較好，為各個機型新機研制提供了技術支持。目前鉆孔樣板已經大面積的應用到了飛機的裝配工作中，數個型號大批量鉆孔樣板已經得到應用，效果良好，降低了時間和人員的浪費70%以上。后續鉆孔樣板會應用到更多機型的裝配工作中，也為我們完善鉆孔樣板的設計、制造、使用、維護提供了依據。

參考文獻：

[1]范玉青.現代飛機制造技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.