某型機進氣道前段裝配協(xié)調(diào)控制方法改進

張春亮，曹青霞，楊 歡

（中航工業(yè)洪都, 江西 南昌330024）

0 引言

進氣道前段對于飛機的進氣性能有非常重要的影響， 特別是對于三代及以上的高速飛機進氣道氣動外形尤為重要。 某型機進氣道前段外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性差、鈑金件多、協(xié)調(diào)性差，與中機身、進氣道后段對接困難，歷來是某型機研制中的難點。

1 進氣道前段結(jié)構(gòu)及技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)特點

某型機進氣道為“S”形，進氣道前段鉚接段位于18～24框之間，由唇口、蒙皮、隔板、口框、口蓋、箍等組成；產(chǎn)品尺寸約1 345 mm（X方向）×490 mm（Y方向）。 左、右側(cè)進氣道除少數(shù)零件外，其余零件全部對稱。 經(jīng)設(shè)計優(yōu)化后的進氣道結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 進氣道前段結(jié)構(gòu)圖（左側(cè)）

其中， 唇口、20框接頭、21框接頭、22框接頭、23框接頭、24框搭接箍為機加件，蒙皮、隔板、口框、口蓋、箍等均為鈑金件，進氣道前段與后段通過過渡蒙皮連接。

1.2 主要技術(shù)要求

1）進氣道前、后段通過五個框接頭與中機身連接，其中接頭平面與機身上的框面貼合，并通過接頭上Φ4的螺栓定位孔與機身上相應(yīng)的框連接， 是典型的多面同時對接形式； 接頭的定位孔帶有Φ15的凸臺，允許定位孔有稍許偏差，其余沒有任何補償。

3）階差、對縫間隙要求：蒙皮對縫修配間隙應(yīng)平直、均勻，間隙均勻度偏差不大于±0.2 mm，蒙皮邊緣直線度偏差：700 mm內(nèi)偏差不大于±0.1 mm，700 mm以上偏差不大于±0.3 mm。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)難點分析

進氣道前段結(jié)構(gòu)緊湊，上、下蒙皮距離最大處只有約240 mm，外形曲率大，型面復(fù)雜，且設(shè)計要求非常高，要滿足產(chǎn)品裝配要求，就必須突破以下關(guān)鍵技術(shù)難點：

1）進氣道各框要同時滿足框位和外形要求。

2）控制骨架與內(nèi)、外蒙皮的鉚接變形，滿足對縫及外形容差要求。

3）與機身中段對接時，同時滿足外形與各框?qū)咏稽c的協(xié)調(diào)。

4）與進氣道后段對接時，保證對接的協(xié)調(diào)性。

2 工藝實現(xiàn)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、 設(shè)計技術(shù)要求及工藝技術(shù)難點分析，為滿足最終的產(chǎn)品技術(shù)要求，確定了以下改進措施。

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

進氣道前段在改進前只有20框接頭和唇口為機加件，其余框、加強箍、型材、口蓋等均為鈑金件，零件制造精度差，定位困難，鉚接變形量大，外形無法檢測，一直是某型機研制中非常難協(xié)調(diào)的部件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，裝配時其外形主要受機加、鈑金組合框、 內(nèi)外蒙皮、 帶板定位及鉚接變形的共同影響。 根據(jù)工藝要求，設(shè)計對進氣道前段結(jié)構(gòu)進行較大的更改、優(yōu)化，主要有：

1）21框、22框、23框、24框由鈑金組合框改成整體機加框或機加組合框

通過更改， 減少了鈑金件， 減少了零件制造工裝，降低制造、裝配費用；增加定位孔，提高定位精度，簡化裝配工裝設(shè)計、制造；產(chǎn)品鉚接完工后，在型架上以定位孔為定位基準，使外形檢驗得以實現(xiàn)；骨架剛性大幅提高，減少鈑金校形，提高零件間的協(xié)調(diào)和產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

2）進氣道前、后段對接形式改進

24框增加了機加對接箍，將進氣道前、后段對接由原來的24框框后對接改為框前對接， 便于工人現(xiàn)場修配、鉚接操作。

3）進氣道前段與機身中段對接形式改進

設(shè)計改進后，20框接頭與機身20框機加角盒及鈑金框連接；21框接頭與機身20框鈑金框連接；22框接頭與機身22框整體機加框連接；23框接頭與機身23框鈑金框相連；24框接頭與機身24框鈑金框連接。更改后的對接形式如圖2所示。

圖2 進氣道前段與機身中段的對接形式圖

2.2 裝配流程優(yōu)化

根據(jù)改進后的進氣道前段結(jié)構(gòu)特點及工藝性分析，優(yōu)化了進氣道前段的裝配流程，其裝配流程如圖3所示。

圖3 進氣道前段裝配流程

2.3 工裝設(shè)計改進

由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進， 使型架設(shè)計改進成為可能，改進后的型架及產(chǎn)品定位如圖4所示。

圖4 型架及產(chǎn)品定位圖

其中：①、②為橫向內(nèi)形卡板，③為24框卡板及接頭定位器，④為23框卡板及接頭定位器，⑤為22框卡板及接頭定位器，⑥為21框卡板及接頭定位器，⑦為20框卡板及接頭定位器，⑧為唇口定位器。

對比之前的工裝設(shè)計，在型架改進方面主要有：

2.3.1 框定位形式改進

21框、22框、23框、24框由原來的定位器卡板改成接頭定位器。 帶來的好處有：

1）使框定位形式變得簡單、準確。

2）參照框卡板的外形， 可以判斷產(chǎn)品與工裝的協(xié)調(diào)性。

3）產(chǎn)品架外鉚接完工后， 通過定位孔在型架上定位，解決了過去產(chǎn)品無法返架，無法進行外形檢測的難題。

4）對接時通過20框、22框接頭的定位孔定位，便于產(chǎn)品固定和定位調(diào)整。

2.3.2 設(shè)置橫向內(nèi)形卡板

利用內(nèi)側(cè)橫向卡板上的定位器將口框、 內(nèi)蒙皮壓貼在骨架上，保證與機加骨架貼合；利用卡板的外形檢查進氣道內(nèi)形面，保證內(nèi)形的準確性。

2.3.3 設(shè)置外形工作檢驗卡板

將外形卡板外形放大3 mm， 可同時作為工作卡板和檢驗卡板。

鉚接鈑金框時， 鈑金框內(nèi)側(cè)與進氣道內(nèi)蒙皮貼緊，外側(cè)通過外形卡板檢查其間隙，以保證骨架鉚接的準確性；外蒙皮定位時，用卡板上的壓緊器將其與機加框外形壓緊后裝配。

工作檢驗卡板的設(shè)計，減少了檢驗卡板，既能滿足裝配要求，又能進行外形檢測，降低工裝制造費用和卡板更換的麻煩。

2.4 外形控制方法改進

更改后的進氣道前段20框、21框、22框、23框、24框均為整體機加框或機加組合框，其制造準確度高、剛性強，不容易產(chǎn)生裝配變形，故采用工藝孔定位。具體控制措施如下：

1）統(tǒng)一基準

將設(shè)計基準、加工基準、裝配基準相統(tǒng)一，減小基準轉(zhuǎn)換誤差。

2）數(shù)字化制造與協(xié)調(diào)

鈑金零件模具全部建工藝數(shù)模，采用數(shù)控加工；機加零件全部采用數(shù)控加工，提高零件制造精度；型架卡板、定位器均采用三維數(shù)字化設(shè)計、制造，激光跟蹤儀安裝、檢測，保證裝配型架制造準確性和協(xié)調(diào)性；機加框采用定位孔定位，提高了裝配定位的準確性和協(xié)調(diào)性。

3）鉚接過程控制

根據(jù)進氣道前段結(jié)構(gòu)特點設(shè)置內(nèi)形卡板和壓緊器、外形工作檢驗卡板及壓緊器，保證鉚接過程中零件始終處于壓緊狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)剛性，減小鉚接變形。

2.5 蒙皮間隙控制

受現(xiàn)有的生產(chǎn)條件限制， 蒙皮對縫位置主要靠卡板上的蒙皮分割線控制， 蒙皮間隙控制主要靠修配達到， 因此控制蒙皮余量至關(guān)重要。 蒙皮余量控制、修配原則為：

1）余量盡量不放或少放。

2）斜邊或曲度大的邊不放余量， 直邊或曲度小的邊放余量。

3）放余量的邊要便于修配。

4）固定邊或約束邊不放余量， 活動邊或自由邊放余量。

5）相鄰邊兩邊只能一邊放余量，作為修配基準，另一邊不放余量。

6）口框一般不放余量，蒙皮或口蓋放余量。

2.6 對接工藝改進

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點及工裝改進情況， 制定如下對接工藝改進措施：

1）進氣道前、后段對接時采用中間過度蒙皮放余量的辦法補償，蒙皮以進氣道前段為準進行修配，修配時蒙皮不用穿過框就能插進去，便于工人操作。

2）由于零件制造、型架制造、定位誤差、鉚接變形等因素引起綜合誤差積累， 進氣道前段與機身中段對接時難免出現(xiàn)外形、框平面、定位孔不協(xié)調(diào)的情況，在實際裝配時可以采用以下方法解決：

①左右方向以進氣道前段外形為準調(diào)整與機身中段對接時的狀態(tài)， 必要時可以參照進氣道前段下架時的外形檢測數(shù)據(jù)。

②前后方向以22框接頭與機身中段相應(yīng)框平面為對接基準，20框可以采用墊片補償；其余鈑金框允許利用零件的彈性變形強迫鉚接。

③20框、22框接頭上的定位孔作為對接時的輔助或參考基準，定位時，允許用小銷子調(diào)整或擴孔定位，對上、下、左、右方向有約2 mm的補償量。

3 結(jié)語

新的裝配協(xié)調(diào)控制改進方案綜合了產(chǎn)品設(shè)計改進、工藝方法調(diào)整和工裝改進等，具有先進性、可操作性和一定的創(chuàng)新性。 按照上述方法進行的進氣道前段裝配，經(jīng)過08、09架工程驗證，避免了改進前出現(xiàn)的問題，基本滿足了設(shè)計技術(shù)要求，提高了產(chǎn)品裝配質(zhì)量，取得了良好的經(jīng)濟技術(shù)效果。

[1]王云渤, 張關(guān)康, 馮宗律. 飛機裝配工藝學(xué). 北京:國防工業(yè)出版社,1990，1.

[2]程寶蕖.飛機制造協(xié)調(diào)準確度與容差分配. 北京：航空工業(yè)出版社，1979，2.