飛機裝配型架典型構(gòu)件的設(shè)計與研究

楊婧 梁青霄

摘要：裝配工裝是保證飛機產(chǎn)品協(xié)調(diào)互換和幾何參數(shù)的重要工藝裝備，隨著中國航空工業(yè)的蓬勃發(fā)展，新武器裝備不斷涌現(xiàn)，數(shù)字化并行技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展。本文介紹了可以多機型通用的前機身總裝型架的設(shè)計，通過分析前機身的特點，針對前機身各部件裝配的研制，確定了工裝設(shè)計的方案;該型架設(shè)計采用了全新的設(shè)計理念，設(shè)計成柔性平臺機構(gòu)，具有前瞻性地采用框架和定位器全部可拆卸可復位可替換式連接，不僅滿足定位需求，還可滿足多產(chǎn)品可換性使用，實現(xiàn)一工裝多機型，大大減少了工裝數(shù)量，節(jié)約了占地空間和工裝設(shè)計制造成本。

關(guān)鍵詞：航空制造裝配型架柔性平臺滑軌結(jié)構(gòu)

前言

分析需進行裝配的系列化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，包括產(chǎn)品外廓尺寸，產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)，從而獲取產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計基準，根據(jù)裝配協(xié)調(diào)方法與裝配準確度要求，確定系列化裝配產(chǎn)品之間的裝配基準和協(xié)調(diào)關(guān)系。產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)包含各框段，設(shè)備艙壁板，邊條，艙門支臂，整流罩，大梁等組合件與零件，主要工作量集中在各框段處，需定位零組件較多，壁板、邊條為已裝配成型的組件，需外形來定位邊條組件，對其余零散件工裝結(jié)構(gòu)需滿足定位并夾緊。

1裝配型架分析

在寬敞明亮的總裝廠房內(nèi)，機身周圍常有一些醒目的黃色或藍色構(gòu)架。這些構(gòu)架通常由鋼管、型材焊接而成，其中還有若干形狀各異的定位件及夾緊件，這便是安裝型架。憑借型架及定位件的精準定位，如同高精密的標尺一樣，工人1'i]可以方便地將各種大構(gòu)件按圖紙要求精確地安裝到機身上，這是常規(guī)產(chǎn)品按畫線測量進行安裝所無法做到的。例如，一側(cè)20～30米長的左右機翼與機身對接安裝前，總可以看到每側(cè)沿翼展方向有兩副或更多的型架，它們像托架那樣支撐著機翼，醒目的托架圓弧凹面及其高度、寬窄完全吻合該站位機翼下部的外形，從而確保機翼與機身的正確對接。由于這些型架相對機身中心線一一對稱，使得安裝后的兩對機翼的外形、上反角絲毫不差，還能達到左右萬方數(shù)據(jù)機翼與機身相連面上的8～10個孔基本對中，便于最后采用高強度螺栓連接固定。與總裝型架相比，一些部件的型架更為復雜。例如，堪稱最復雜的機翼本體的部型架，既要確保機翼前棵位置準確，又要確保復雜的后襟位置、形狀也非常精準。此外，機翼上還裝有許多作動器支座，不少支座上的鉸鏈點是運動件的關(guān)鍵中心點。為適應作動器驅(qū)動舵面同步運動，要求鉸鏈點的位置精度極高，這就不得不在機翼型架上設(shè)置若干定位鉸鏈點的圓柱棒，以便事先將支座的鉸鏈孔插入圓棒中再安裝這些支座，免除安裝的后顧之憂。如同測量標尺一樣，作為確保飛機零部件精準定位的平臺，型架自身的結(jié)構(gòu)與位置精度也十分重要。其構(gòu)（骨）架需有足夠的剛度，承壓之下不易出現(xiàn)變形，還應有微調(diào)能力，以便將溫度及地基的影響降至最低。型架基準面及型架上的定位棒、定位孔的尺寸精度要求更高，通常采用精密的光學測量儀，如激光準直儀來校準。一般情況下，40多米長的型架精度誤差要低于0.2毫米。

2裝配設(shè)計方案

2.1產(chǎn)品裝配基準

以產(chǎn)品外形為基準，多部件對合、部件K孔及耳片孔相結(jié)合的定位方式，完成產(chǎn)品裝配。骨架零件的定位基準主要以K孔、交點孔和軸線面為定位基準，在裝配關(guān)系較復雜時，則采用零件外形和裝配孔或接合面定位。

2.2產(chǎn)品在工裝中的放置狀態(tài)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點的分析，主要設(shè)計工作量集中在框段兩側(cè)以及產(chǎn)品下方，為了使定位器布置方便，工裝結(jié)構(gòu)布置合理，故選擇產(chǎn)品在工裝中的放置狀態(tài)與飛機的飛行狀態(tài)一致，為水平放置形式，工裝的定位器主要布置在產(chǎn)品的兩側(cè)、產(chǎn)品下方及產(chǎn)品框段處。

2.3產(chǎn)品的下架方式

根據(jù)產(chǎn)品的放置形式以及工裝的布置方案，產(chǎn)品的下架方式采用上出架。

3裝配工裝的設(shè)計

由于產(chǎn)品整體長度長，且需要定位的零組件多，下面主要側(cè)重分析產(chǎn)品主要零組件定位器的設(shè)計與布置。

3.1框段的定位

采用已裝配好框段工裝的定位基準，以座艙底板為定位基準，框定位平板輔助定位。定位模塊主要用定位平板定位框平面，3個K孔定位首框，增加鉤型螺栓拉緊。為了方便產(chǎn)品上下架的吊運，該定位平板下方連接設(shè)計成V形塊與活節(jié)螺栓的連接方式與框架相連，并在定位平板首框模板背面安裝起吊梁。座艙地板處模塊設(shè)置兩處螺旋定位器及夾緊定位器，用于定位2處K孔，兩個定位模塊下方共設(shè)置3處外形托板，用來輔助定位，定位產(chǎn)品外形。末框梁探出長度較長，由于結(jié)構(gòu)單薄，設(shè)計保形框結(jié)構(gòu)，來保證該部分吊運到工裝上時不會變形。

3.2末框以及末框處起落架倉交點

末框處定位平板主要定位末框的框平面以及末框的兩側(cè)端面，該處定位器設(shè)計成定位擋板定位末框平面，并在擋板上設(shè)置兩端擋塊，將其設(shè)計成一處貼緊，一處留有余量，保證末框能夠順利安裝;

3.3后設(shè)備艙左右側(cè)壁板

由于左右側(cè)壁板包含左右垂直壁板以及兩者之間連接的隔框段，所以用左右垂直壁板的箱口定位航向方向，控制航向的定位器設(shè)計為在箱口一側(cè)擋住限位，另一側(cè)設(shè)計為可壓緊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)壓緊面粘有橡膠墊，并有0.5mm的壓緊量，在垂直壁板上設(shè)置兩道豎形擋板，定位左右側(cè)壁板的左右位置，將其設(shè)計成可拆結(jié)構(gòu)，用兩個夾緊定位器將擋板定位夾緊，在裝配左右邊條時，豎形卡板可拆下。

3.4左右邊條的定位

左右邊條為已裝配好的組件，只需靠其外形定位，在邊條位置設(shè)置兩處外形卡板，外形卡板可以打開并推進，于是，將其設(shè)計成“剪刀”結(jié)構(gòu)，外形板設(shè)計成上翼面和下翼面兩塊小卡板，固定在一個支座上，外形板由插銷和銷軸定位，將插銷拔下時，外形卡板可繞銷軸打開，使其不影響下架，外形卡板設(shè)計摳出把手，使其方便打開，連接支座的支架上設(shè)計滑軌結(jié)構(gòu)，使外形卡板可以在推進方向上運動。

參考文獻：

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（作者單位：中航飛機股份有限公司）