飛機導管焊接夾具的檢測方法分析

錢寶升

摘 要：通過對飛機導管焊接夾具的結構分析，研究飛機導管焊接夾具各被檢要素的檢測方法，特別是空間交點尺寸與空間角度的檢測，經過生產實際應用，發現提出的檢測方法能夠滿足標準中對飛機導管焊接夾具檢測的精度要求，具有檢測安全性強、檢測成本低、檢測方便等優點。

關鍵詞：交點尺寸；工藝孔；檢驗銷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.056

0 引言

飛機導管焊接夾具是焊接夾具工裝的一種，其主要功能是為了準確保證焊接過程中固定導管及其接頭的三維位置精度，同時防止焊接產生的導管變形。由于飛機上導管較多，因此在飛機研制過程中飛機導管焊接夾具需求量較大；且在某些特殊情況下，飛機裝配時仍需要臨時增加焊接夾具。此時，飛機導管焊接夾具的檢測方法顯得尤為重要，是飛機導管焊接夾具高質量及時交付的強有力的技術保障。

圖1為一套典型的飛機導管焊接夾具，可以看出其組成部主要包括：夾具體、高支座、定位銷、壓管器、定位支臂。其中夾具體是整個工裝的安裝基體；高支座與定位銷組件主要用于定位導管接頭；壓管器一般是1/2圓弧和1/4圓弧分別用來定位夾緊導管管體的直線和轉角部分，定位支臂端頭的定位面用于定位導管上的耳片、管嘴等。

1 飛機導管焊接夾具的檢測要素分析

隨著飛機數字化設計及制造技術的不斷更新，飛機導管焊接夾具不再單一的按照在飛機上實物取樣的方式進行設計和制造，近年來，以數控彎管技術為基礎的數控成型技術應用，引起大量飛機導管焊接夾具設計和制造按數模及尺寸為制造依據。由于導管形狀的不規則性，導致飛機導管焊接夾具的大小差異較大，且結構變化多端，同時具有較為復雜的空間角度和空間交點，從而大大增加了這類焊接夾具的制造和測量難度。在實際生產過程中，工藝上經常需要采取措施，對空間角度及尺寸進行分解，比如預先設置一些必要的工藝面，工藝孔或采用輔助工具進行測量。

飛機導管焊接夾具的被檢測要素主要包含三個方面：導管定位面、尺寸公差和角度公差。

2 飛機導管焊接夾具的檢測

2.1 導管定位面的檢測

2.1.1 按實樣制造的導管定位面

檢測按實樣制造的導管定位面，先將樣件固定于正確位置，然后將樣件與導管定位面貼合，利用塞尺檢查樣件與導管定位面貼合處間隙大小，從而確定導管定位面是否合格。

2.1.2 按數模制造的導管定位面

檢測按數模制造的導管定位面，是利用檢測設備即測量機檢測。其原理是在理論坐標系下采集夾具數字化模型中導管定位面數據，并將這些數據導入測量系統作為檢測依據，然后通過與夾具上實體定位面進行輪廓度偏差計算，若偏差大于導管定位面輪廓度公差，則不合格，否則為合格。

2.2 尺寸公差的檢測

2.2.1 直線尺寸公差檢測

利用測量機、精密鏜床或其他高精密機加設備檢查，將檢查出的實際尺寸與理論尺寸比較，根據偏差值是否在公差范圍內判斷其是否合格。

2.2.2 交點尺寸公差檢測

飛機導管焊接夾具的空間交點位置使用測量機檢測準確性有時較差，其主要原因是測量機計算點、線、平面、圓、圓柱等位置時需要先通過在夾具實體要素表面上測量多個點，將點位坐標計算得到所需數據，這對實體要素表面質量要求非常高；比如計算圓弧中心點，跟圓弧完整程度有很大關系，當圓弧少于1/2時，難度很大；同時焊接夾具活動原件多，間隙大，空間交點位置大多需要將事先計算過的線、面等延伸后二次計算取得，誤差較大。利用精密鏜床或其他高精密機加設備檢查，可以避免這種計算誤差發生，同時使用百分表、杠桿表等儀器連續檢查實體要素表面，對數據采集準確度較高，且可以規避表面缺陷。使用設備檢查交點是一種間接的檢查方法，大多數情況需要交點數據通過計算轉化為設備可操作的數據，甚至還要利用工具球，這樣才能保證整個檢查方案的完整性。

通常在解決飛機導管焊接夾具交點尺寸公差檢測的方法有兩種：（1）制作工藝孔檢測，（2）利用檢驗銷檢測。

（1）制作工藝孔檢測。制作工藝孔檢查交點尺寸，一般是用于檢查壓管器或定位座上的交點尺寸，這種交點尺寸的特點是往往用機加設備無法找到，且用測量機檢測難度大。其原理是在壓管器或定位座零件制造過程中制作與須被檢測交點尺寸有關系的（尺寸控制）工藝孔，將交點尺寸公差轉換到工藝孔上，裝配后通過檢測工藝孔實際位置代替檢查交點位置，這種方法廣泛用于平面交點尺寸檢查，不適合空間交點。

（2）利用檢驗銷檢測。如圖2所示為檢驗銷，由球和桿兩部分組成，將直徑? 6.35的工具球安裝在桿的一端，主要用于導管焊接夾具定位銷交點位置的輔助檢查，A尺寸加工為固定值，比如：A=65，A=80，A=95，桿的直徑分別設定為夾具中常用的?12、?16、?20、?25。

其原理是在將檢驗銷代替定位銷安裝在飛機導管焊接夾具上，將交點尺寸公差轉換到檢驗銷球頭上，通過檢測球頭球心位置公差來代替交點位置，當然定位銷單件加工過程中其上的交點位置與裝配孔之間的尺寸關系一定要嚴格控制。

如圖3所示，被測要素為定位銷軸心與定位銷端面交點P1到基準的公差尺寸，但使用機設備無法求得此交點，導致兩公差尺寸無法檢測，所以借用長度為65尺寸的檢驗銷，通過三角函數計算將圖紙公差13.6±0.2轉換為33.97±0.2公差尺寸。

2.3 角度公差的檢測

飛機導管焊接夾具角度公差檢測同樣適合使用精密鏜床或其他高精密機加設備檢查。其原理是在被檢測要素上采取兩點，取得兩點空間坐標值，通過三角函數計算，得出實際角度，再與理論角度公差進行對比，確定是否合格。

如圖4所示，檢測要素為角度公差，利用檢驗銷，移動檢驗銷球頭分別到P1、P2兩點位置，記錄兩點坐標分別為P1（X1，Y1，Z1）、P2（X2，Y2，Z2），由于此角度為單角度，Y向值相同，所以

3 結束語

飛機導管焊接夾具雖然與鉆床夾具、鏜床夾具具類工裝相比精度要求不高，比較容易加工，但是其檢測方案卻比較復雜。要制造出合格的飛機導管焊接夾具，就必須要求工藝方案與檢測方案相結合。

本文針對飛機導管焊接夾具自身特點，提出了一種新的檢測方法，該方法在檢測過程中，無需其他輔助設備，檢測更安全、更可靠、更方便。

生產過程表明，該方法和裝置檢測精度不僅能夠完全滿足標準所要求的飛機導管焊接夾具精度，大大降低系統使用成本，而且使檢測更易實現，具有重要的實際應用和推廣價值。

參考文獻：

[1]陳宏鈞主編.機械加工工藝設計員手冊[M].機械工業出版社，2009.

[2]《機加工藝手冊》[S].

[3]尤春風主編.《CATIA V5 機械設計》[M].清華大學出版社，2002.