一種滑撬起落架裝配型架的設計原理

焦蒂

（中國直升機設計研究所產品事業部，江西 景德鎮 333000）

目前，無人直升機的起落架大多采用鈑金件橫梁、圓筒式滑管和金屬接頭等零件裝配而成。由于鈑金工藝精度不高、接頭結構較為復雜以及整體結構組成不規則等特點，使得滑撬起落架裝配過程中存在定位困難、裝配精度差、效率低等缺點，嚴重制約成本和生產周期。針對上述難點，通過研究某型滑撬起落架的結構特點，設計了一種采用V型面定位、可調節式卡座輔助裝配的工裝型架。利用DELMIA進行模擬仿真，對其結構進行優化，并采取合理的工藝措施，極大降低了裝配難度，提高了定位精度和裝配效率，有效節約成本和縮短生產周期。

1 裝配工藝性分析

1.1 滑撬起落架簡介

起落架的整體結構見圖1，主要包括限位塊、接頭、橫梁和滑管。其中，限位塊用來限定機身結構在起落架上的裝配位置；接頭用來連接橫梁和滑管，并確定二者之間的相對位置。

1.2 裝配工藝性分析

起落架作為機身結構的支撐結構，同時承受對地面的沖擊力，其裝配過程中對定位精度和連接可靠度要求較高。

橫梁作為主承力件，其零件結構為鈑金件，彎曲成型精度差、曲面多，零件鈑金成型一致性不好，裝配時難以保證兩滑管之間跨距的一致；設計基準與工藝基準不一致，致使限位塊定位困難。接頭作為連接件，結構復雜、裝配貼合面為曲面，設計基準與測量基準和裝配基準不一致，裝配過程中難以測量和保證兩滑管間距、兩橫梁間距和起落架的整體高度。

綜上所述，裝配存在以下難點。

圖1 滑撬起落架的整體結構

設計基準與工藝基準不一致，裝配時沒有可靠的定位基準；設計基準與測量基準不一致，裝配時測量困難；鈑金成型一致性差、精度不高，既容易造成零件報廢，同時也使整體裝配不易，整體尺寸如橫梁間距、整體高度和滑管跨距等精度難以保證；試制件按單件生產的工藝方法，由鉗工劃線后手工電鉆配孔裝配，零件表面質量和和整體組件互換性差，裝配精度難以保證。

2 裝配型架組成及設計原理

通過上述對滑撬起落架裝配工藝性的分析，針對其裝配過程中定位困難、尺寸檢測不易、裝配精度難以保證等特點，設計一種用于該型起落架裝配的專用工裝，克服以上裝配難點，以實現對裝配過程中零件的精確定位和可靠裝配。

2.1 結構組成及概述

該型架主要由以下各部分組成：底部平臺、支撐平臺、定位銷、可調下卡座、固定下卡座、上卡座、限位板和限位銷。其結構如圖2所示。

型架整體呈對稱結構：兩個支撐平臺通過定位銷定位后與底部平臺連接，構成型架的結構主體；四組可調下卡座和上卡座對稱分布在底部平臺兩端，分別用以實現對兩個滑管的定位并夾緊；四組固定下卡座和上卡座對稱分布在兩個支撐平臺兩端，分別用以實現對兩個橫梁的定位和夾緊；兩個限位銷分別用來對兩個滑管在軸向進行限位。

圖2 裝配型架的整體結構

2.2 定位裝夾原理

型架主要通過可調下卡座、固定下卡座、上卡座和限位銷，并借助接頭零件的裝配面，共同實現對滑管和橫梁的定位，以及起落架的整體裝配。

對于滑管，利用其外表面為圓柱面的形狀特點，設計一對V型上、下卡座對其進行徑向精確定位和可靠夾緊；通過兩組V型上、下卡座，實現對其軸向平行度和直線度的控制；在限位板上設計定位銷，對其沿軸向位置進行限定。其定位夾緊示意見圖3。

圖3 滑管定位示意圖

同理，通過兩組V型上、下卡座，可對橫梁的中間直管部位進行預定位。另外，借助對接頭零件的裝配面（包括接頭與滑管連接處的接觸曲面，以及與橫梁連接處的圓柱內壁曲面）處貼合度的控制對滑管兩端進行定位，最終完成對橫梁的整體定位。

通過以上分析和定位夾緊方式，可以實現對起落架裝配精度的有效控制。理論上，V型卡座與零件之間的接觸均為線接觸，考慮到定位夾緊后接觸部位的微小形變，V型卡座與零件之間的實際接觸可視為微小面接觸，這樣就難免在夾緊時會對零件表面造成一定的破壞。為避免此種情況發生，可在每個V型卡座的工作面均添加相同厚度的橡膠墊，對零件表面進行保護。

在實際鈑金成型過程中，由于鈑金工藝的局限性，橫梁在長度方向上的公差難以保證，為滿足裝配需要，勢必在裝配過程中利用型架來對橫梁進行輕微程度的校型。如果橫梁超差較大，則會對裝配造成很大難度。鑒于此種情況，將用于滑管定位的下卡座設計為沿滑管軸向可調節式，即可在滑管跨距要求的公差范圍內，通過在跨距方向上調整下卡座，大幅降低裝配難度，有效提高裝配效率。

3 裝配工藝流程

（1）將可調下卡座置于初始零位置。（2）滑管預定位：通過可調下卡座和上卡座對滑管進行徑向定位，再利用限位銷對滑管進行軸向定位。（3）橫梁預定位：通過固定下卡座和上卡座對橫梁直線段進行徑向定位，同時控制橫梁相對型架的對稱度對其軸向進行初步定位。（4）精確定位：連接橫梁與接頭，并將接頭與滑管進行貼合。如果貼合度較差，需檢查接頭與橫梁和滑管的連接，分析原因并修配至貼合完好。必要時調整可調下卡座，進而完成滑管與橫梁的最終定位。（5）將接頭分別與滑管和橫梁現場配孔并連接。（6）將限位塊在橫梁上現場比試定位并安裝。（7）裝配完畢，拆下各上卡座，取出起落架，準備下一架機裝配。

起落架的裝配工藝流程圖見圖4，裝配過程見圖5。

圖4 裝配工藝流程圖

圖5 裝配過程示意

4 分析

4.1 裝配過程模擬仿真

將裝配型架的三位數模導入DELMIA的DPM模塊，按裝配工藝流程對滑撬起落架的裝配過程進行模擬仿真。通過多次模擬-檢查-調整，直至所設計的裝配型架能夠保證：型架中各運動和靜止單元相互之間無干涉；型架和起落架各單元相互之間無干涉；定位和裝夾過程中工具可達性好，裝配工藝過程合理可行。

4.2 干涉檢查

DELMIA軟件具有干涉檢查功能，能夠對裝配產品的各運動和靜止單元進行運動路徑和零件之間的干涉檢查，并將檢查結果以紅色窗口顯示方式迅速反饋給設計人員。根據反饋結果，設計人員對產品進行相應調整優化，經過多次檢查-反饋-優化-再檢查，直至所設計產品內部零件和產品之間無干涉。

5 結語

基于滑撬起落架的裝配特點，設計了一種用于滑撬起落架裝配的工裝型架。針對滑撬起落架裝配過程中定位不易、裝配精度差和工藝性不好的難點，該型架能夠實現對滑撬起落架裝配過程的精確定位和可靠裝配，通過DELMIA軟件模擬裝配過程，對其結構進行優化；同時，采用合理的工藝流程，極大降低了裝配難度，節約成本和縮短生產周期，為今后研究該型起落架的裝配技術提供了一定借鑒。所設計的工裝還存在一定的不足，如整體結構較為復雜、不具備一定的柔性等，還需要在今后的工作中不斷研究和改進。