某型机进气道前段装配协调控制方法改进

张春亮，曹青霞，杨 欢

（中航工业洪都, 江西 南昌330024）

0 引言

进气道前段对于飞机的进气性能有非常重要的影响， 特别是对于三代及以上的高速飞机进气道气动外形尤为重要。 某型机进气道前段外形复杂、结构紧凑、刚性差、钣金件多、协调性差，与中机身、进气道后段对接困难，历来是某型机研制中的难点。

1 进气道前段结构及技术分析

1.1 结构特点

某型机进气道为“S”形，进气道前段铆接段位于18～24框之间，由唇口、蒙皮、隔板、口框、口盖、箍等组成；产品尺寸约1 345 mm（X方向）×490 mm（Y方向）。 左、右侧进气道除少数零件外，其余零件全部对称。 经设计优化后的进气道结构见图1。

图1 进气道前段结构图（左侧）

其中， 唇口、20框接头、21框接头、22框接头、23框接头、24框搭接箍为机加件，蒙皮、隔板、口框、口盖、箍等均为钣金件，进气道前段与后段通过过渡蒙皮连接。

1.2 主要技术要求

1）进气道前、后段通过五个框接头与中机身连接，其中接头平面与机身上的框面贴合，并通过接头上Φ4的螺栓定位孔与机身上相应的框连接， 是典型的多面同时对接形式； 接头的定位孔带有Φ15的凸台，允许定位孔有稍许偏差，其余没有任何补偿。

3）阶差、对缝间隙要求：蒙皮对缝修配间隙应平直、均匀，间隙均匀度偏差不大于±0.2 mm，蒙皮边缘直线度偏差：700 mm内偏差不大于±0.1 mm，700 mm以上偏差不大于±0.3 mm。

1.3 关键技术难点分析

进气道前段结构紧凑，上、下蒙皮距离最大处只有约240 mm，外形曲率大，型面复杂，且设计要求非常高，要满足产品装配要求，就必须突破以下关键技术难点：

1）进气道各框要同时满足框位和外形要求。

2）控制骨架与内、外蒙皮的铆接变形，满足对缝及外形容差要求。

3）与机身中段对接时，同时满足外形与各框对接交点的协调。

4）与进气道后段对接时，保证对接的协调性。

2 工艺实现

根据产品结构、 设计技术要求及工艺技术难点分析，为满足最终的产品技术要求，确定了以下改进措施。

2.1 产品结构设计优化

进气道前段在改进前只有20框接头和唇口为机加件，其余框、加强箍、型材、口盖等均为钣金件，零件制造精度差，定位困难，铆接变形量大，外形无法检测，一直是某型机研制中非常难协调的部件。

根据结构分析，装配时其外形主要受机加、钣金组合框、 内外蒙皮、 带板定位及铆接变形的共同影响。 根据工艺要求，设计对进气道前段结构进行较大的更改、优化，主要有：

1）21框、22框、23框、24框由钣金组合框改成整体机加框或机加组合框

通过更改， 减少了钣金件， 减少了零件制造工装，降低制造、装配费用；增加定位孔，提高定位精度，简化装配工装设计、制造；产品铆接完工后，在型架上以定位孔为定位基准，使外形检验得以实现；骨架刚性大幅提高，减少钣金校形，提高零件间的协调和产品的表面质量。

2）进气道前、后段对接形式改进

24框增加了机加对接箍，将进气道前、后段对接由原来的24框框后对接改为框前对接， 便于工人现场修配、铆接操作。

3）进气道前段与机身中段对接形式改进

设计改进后，20框接头与机身20框机加角盒及钣金框连接；21框接头与机身20框钣金框连接；22框接头与机身22框整体机加框连接；23框接头与机身23框钣金框相连；24框接头与机身24框钣金框连接。更改后的对接形式如图2所示。

图2 进气道前段与机身中段的对接形式图

2.2 装配流程优化

根据改进后的进气道前段结构特点及工艺性分析，优化了进气道前段的装配流程，其装配流程如图3所示。

图3 进气道前段装配流程

2.3 工装设计改进

由于产品结构的优化与改进， 使型架设计改进成为可能，改进后的型架及产品定位如图4所示。

图4 型架及产品定位图

其中：①、②为横向内形卡板，③为24框卡板及接头定位器，④为23框卡板及接头定位器，⑤为22框卡板及接头定位器，⑥为21框卡板及接头定位器，⑦为20框卡板及接头定位器，⑧为唇口定位器。

对比之前的工装设计，在型架改进方面主要有：

2.3.1 框定位形式改进

21框、22框、23框、24框由原来的定位器卡板改成接头定位器。 带来的好处有：

1）使框定位形式变得简单、准确。

2）参照框卡板的外形， 可以判断产品与工装的协调性。

3）产品架外铆接完工后， 通过定位孔在型架上定位，解决了过去产品无法返架，无法进行外形检测的难题。

4）对接时通过20框、22框接头的定位孔定位，便于产品固定和定位调整。

2.3.2 设置横向内形卡板

利用内侧横向卡板上的定位器将口框、 内蒙皮压贴在骨架上，保证与机加骨架贴合；利用卡板的外形检查进气道内形面，保证内形的准确性。

2.3.3 设置外形工作检验卡板

将外形卡板外形放大3 mm， 可同时作为工作卡板和检验卡板。

铆接钣金框时， 钣金框内侧与进气道内蒙皮贴紧，外侧通过外形卡板检查其间隙，以保证骨架铆接的准确性；外蒙皮定位时，用卡板上的压紧器将其与机加框外形压紧后装配。

工作检验卡板的设计，减少了检验卡板，既能满足装配要求，又能进行外形检测，降低工装制造费用和卡板更换的麻烦。

2.4 外形控制方法改进

更改后的进气道前段20框、21框、22框、23框、24框均为整体机加框或机加组合框，其制造准确度高、刚性强，不容易产生装配变形，故采用工艺孔定位。具体控制措施如下：

1）统一基准

将设计基准、加工基准、装配基准相统一，减小基准转换误差。

2）数字化制造与协调

钣金零件模具全部建工艺数模，采用数控加工；机加零件全部采用数控加工，提高零件制造精度；型架卡板、定位器均采用三维数字化设计、制造，激光跟踪仪安装、检测，保证装配型架制造准确性和协调性；机加框采用定位孔定位，提高了装配定位的准确性和协调性。

3）铆接过程控制

根据进气道前段结构特点设置内形卡板和压紧器、外形工作检验卡板及压紧器，保证铆接过程中零件始终处于压紧状态，提高结构刚性，减小铆接变形。

2.5 蒙皮间隙控制

受现有的生产条件限制， 蒙皮对缝位置主要靠卡板上的蒙皮分割线控制， 蒙皮间隙控制主要靠修配达到， 因此控制蒙皮余量至关重要。 蒙皮余量控制、修配原则为：

1）余量尽量不放或少放。

2）斜边或曲度大的边不放余量， 直边或曲度小的边放余量。

3）放余量的边要便于修配。

4）固定边或约束边不放余量， 活动边或自由边放余量。

5）相邻边两边只能一边放余量，作为修配基准，另一边不放余量。

6）口框一般不放余量，蒙皮或口盖放余量。

2.6 对接工艺改进

根据产品结构特点及工装改进情况， 制定如下对接工艺改进措施：

1）进气道前、后段对接时采用中间过度蒙皮放余量的办法补偿，蒙皮以进气道前段为准进行修配，修配时蒙皮不用穿过框就能插进去，便于工人操作。

2）由于零件制造、型架制造、定位误差、铆接变形等因素引起综合误差积累， 进气道前段与机身中段对接时难免出现外形、框平面、定位孔不协调的情况，在实际装配时可以采用以下方法解决：

①左右方向以进气道前段外形为准调整与机身中段对接时的状态， 必要时可以参照进气道前段下架时的外形检测数据。

②前后方向以22框接头与机身中段相应框平面为对接基准，20框可以采用垫片补偿；其余钣金框允许利用零件的弹性变形强迫铆接。

③20框、22框接头上的定位孔作为对接时的辅助或参考基准，定位时，允许用小销子调整或扩孔定位，对上、下、左、右方向有约2 mm的补偿量。

3 结语

新的装配协调控制改进方案综合了产品设计改进、工艺方法调整和工装改进等，具有先进性、可操作性和一定的创新性。 按照上述方法进行的进气道前段装配，经过08、09架工程验证，避免了改进前出现的问题，基本满足了设计技术要求，提高了产品装配质量，取得了良好的经济技术效果。

[1]王云渤, 张关康, 冯宗律. 飞机装配工艺学. 北京:国防工业出版社,1990，1.

[2]程宝蕖.飞机制造协调准确度与容差分配. 北京：航空工业出版社，1979，2.