關于飛機在位孔加工的分析

李寅麟

摘要：飛機結構件連接很多是通過螺栓/銷連接接頭來實現的，為了保護大的結構件和昂貴的部件，接頭連接孔里都安裝有襯套，維修時只需更換襯套而不用更換結構件和昂貴的部件。

然而，當面對飛機本體結構件發生損傷或者腐蝕時，在位的修理是不可避免的，而其修理往往具有以下特點：

1.極高的加工精度

2.特定的工裝

3.施工空間經常受限。

接下來將會以實際的案例對飛機在位尤其是孔加工的過程進行深入的分析。

關鍵詞：孔加工、在位加工、精度的保證、工裝設計的意義

在飛機的維修工作中，會遇到大量接頭襯套松動座孔磨損和座孔腐蝕的狀況，根據手冊以上兩種狀況是通過擴孔加工使孔達到加大級修理尺寸和腐蝕去除目的，這些接頭的擴孔大多是在位加工。孔在位加工與離位件在機加設備上加工孔是完全不同的概念，在機加設備上加工離位件上的孔，只要穩定裝夾離位件，設備的加工頭找正孔的軸心后即可加工孔，機加設備上加工的孔精度高，質量有保證。但在位加工孔的難度相當大，首先在位加工的工作空間十分受限，很多位置是難于接近，空間也限制了工具與工裝的使用和人員操作，測量和觀察十分困難;其次是工具和工裝定位困難，因為待修孔周邊可利用的支撐和定位基準有限，要精準的加工出合格的孔，加工工裝的合理設計尤為重要。以下以結構車間近期的孔加工的工作來論述在位孔加工以及工裝與刀具的設計。

實例一.

在B733穩定梁接頭更換配新接頭孔的工作時常會有以下技術難點：

1.由于新穩定梁接頭的外表面是非規則面，無法通過測量和劃線找到孔的位置，但新件要求所配出的孔要與舊件相同，否則新件無法安裝。2.用常規測量和劃線方法配孔的零件報廢率達60%。

解決辦法：通過研究發現，穩定梁的厚度為50毫米，螺栓安裝孔的直徑為11.06毫米，在螺栓安裝孔內可以預先安放一只銑刀，銑刀的外圓與螺栓安裝孔有0.04毫米的配合精度，在新接頭上預先鉆5毫米的過孔（見圖1），待新接頭與其他結構見穩固連接后，通過過孔拉出銑刀，銑出接頭一面的孔（見圖2），然后用直徑為11.06的鉆頭通過銑出的孔鉆出另一面的孔，至此螺栓安裝孔配出達到穩定梁接頭安裝需求。

總結與分析：這項工作我們總結出要充分利用孔周圍一切可利用的定位資源和空間，如果不充分利用，我們就無法解決新接頭配孔的難題，工作質量就無從保證。

實例二

目前由于A320系列飛機服役時間的增長，該系列飛機大翼主起落架收放作動筒接頭腐蝕發生的頻率增加。

技術難題：

1.以往接頭的腐蝕只是出現在接頭的端面，但近期進廠修理的飛機大翼主起落架收放作動筒接頭腐蝕不僅僅存在于接頭端面且腐蝕已經蔓延至接頭孔壁，空客提供的維修方案是用專用工具去除端面的腐蝕，2.對于孔壁上的腐蝕空客無在位除腐工具建議拆下接頭在機加設備上鏜除腐，但拆下接頭又增加了接頭拆卸、緊固件孔檢查、緊固件孔的冷作硬化、接頭安裝等工作，大大增加了維修周期與成本。

解決方案：

經報空客批準同意可在位加工接頭孔，但必須保證加工后的孔應與原孔同軸、同心，由于基地無在位加工工具，為滿足客戶和生產需求，立即組織相關技術人員對大翼主起落架收放作動筒接頭孔除腐蝕進行科研攻關。按照空客的要求和技術要點，自我研發一套可靠和高效的接頭孔壁在位除腐工具和施工方案，使大翼主起落架收放作動筒接頭孔壁腐蝕除腐工作后的孔要與原孔同軸、同心。

該項目除腐工作是在位進行，接頭孔為單孔且接耳的厚度較薄，在此情況下要求刀具定位精確來保證加工后的孔與原孔同心，同時又要控制好刀桿的軸向偏擺來保證加工后的孔與原孔同軸。該工作除腐工作是在位進行，操作空間狹小。因是在位對接頭孔壁進行除腐工作，工作受接頭周圍空間的限制極大，所以設計的工裝必須結構緊湊，便于操作。

接頭孔為單孔，孔周圍無其它通孔和螺紋孔可供工裝定位，只能通過原孔自身定位保證加工后的孔和原孔同心。對于在位加工孔工裝必須有可靠的定位，但主起落架收放作動筒接頭上無其它可供定位和緊固的通孔和螺紋孔，因此只能用定位塊通過原孔自身定位來保證加工后的孔和原孔同心度。

固定刀桿的軸向偏擺來保證加工后的孔與原孔同軸。由于定位塊與定位孔之間、定位塊和刀桿之間是間隙配合，且氣動工具作用于刀桿的端頭，使刀桿在通過孔軸線的平面內受轉動力矩作用，如不限制刀桿在此力矩下的轉動，則加工后的孔與原孔軸線不同軸，為此設計兩個支撐并通過弓形夾夾緊，使刀桿在較遠的兩點得到支撐，限制了刀桿的轉動，從而保證加工后的孔與原孔同軸。

設計簡單且容易加工的刀具。接頭孔直徑大于100mm，按照傳統方法加工鉸刀費用高、周期長。為了便于在基地內部加工而設計出圖7所示的刀具，使用效果良好。

實例三

A320定檢過程中，發現飛機前起落架樞軸底孔腐蝕，經報空客，空客同意通過加大底孔和安裝相應的加大襯套來完成對該部位的修理，所以設計出可靠的加工工裝是完成修理的前提條件。經過現場研究和反復論證，確定了底孔加工工裝的設計方案。

該部位的修理存在以下難點：

（1）底孔修理位置精度要求高;（2）加工余量大;（3）工裝定位困難，因是在位加工，工裝只能以左右二樞軸底孔定位工裝，但二孔距離達1000毫米，刀軸的長度達1300毫米，由于馬頭轉驅動內六方的限制使得刀軸的直徑最細的部位直徑僅有13毫米，刀軸的剛性大受影響;

針對以上技術難點逐項研究并確定了以下的解決措施：

（1）精確測量加工前樞軸底孔的尺寸，設計中提高定位塊和樞軸底孔的配合精度以滿足加工后樞軸底孔的位置精度;（2）樞軸底孔除腐的余量大（6毫米），精確的計算和設計锪刀的刀齒幾何形狀以保證加工過程中锪刀的刀齒有足夠的強度和容屑空間;（3）針對工裝定位困難、刀軸的剛性差的問題，在工裝設計上刀軸材料選用高性能合金工具鋼，刀軸定位采用過定位的方法使施工的風險降到最低;

后記：飛機在位修理的意義對于目前正處于發展階段的中國MRO企業來說是不言而喻的，原因如下：經過國內民航業這么多年的發展，無論空客還是波音系的飛機，2d、16c以上級別的定檢越來越多，因而面對飛機本體上的修理也會越來越多，這已是一個客觀存在的事實

由于結構修理的靈活性以及不確定性，在進行本體修理時常會遇到標準工裝難以接近修理區域或者加工尺寸與實際不符，重新訂購或者租借工裝往往會耽誤數周甚至數月的時間，因此在滿足加工尺寸以及其他工藝流程的前提下，自行加工所需的工裝設備無疑為生產節約了寶貴的時間，同時大幅提升了生產效率。