机身壁板组件装配协调与互换要求

刘 毅

中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

机身壁板组件装配协调与互换要求

刘 毅

中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

飞机装配件的互换性是指在批量生产中同一零部件或装配单元产品在物理机械性能与几何形状的一致性，目的是为了实现在装配过程零部件选择时无需修整即可满足使用性能要求。协调性是指相配合的零部件之间的尺寸、形状的几何特性的匹配一致性，仅对几何形状作出要求。装配件间的协调可通过相互修配来获取，也可以通过提高装配零部件的制造准确度来达到。

机身壁板；装配协调

1.装配互换协调及协调路线设计

飞机制造与装配是将设计的理论尺寸以最小的精度损失的工艺方式传递到实际产品上的过程，装配过程中要经过众多传递环节以及多次反复的移形过程才能将产品理论尺寸经工艺装备传递到产品上。工艺设计中在设计协调方案和协调路线之前应充分考虑机型及其结构特点，产品结构上的协调关系和对协调准确度的要求以及工厂的生产条件。在设计协调方案和协调路线时应考虑从零件制造到装配完成的全过程，按照产品结构特点确定主要工艺装备；从结构协调关系入手，确定预防不协调问题及措施；根据装配协调准确度要求，提出控制零件准确度的质量控制方案，对装配过程提出协调要求，使协调路线贯穿整个生产过程；结合容差分配(包括标准工装和检验工装的容差，零件制造和检验、组合件和部件装配的容差等)进行协调路线的设计，用调整和补充协调路线的方法保证容差分配合理和选用，减少特殊要求。装配协调路线的设计直接影响到产品的制造准确度与协调准确度，同时受到产品的构造、工艺特点和生产条件等诸因素的制约。

2.互换协调问题分类

飞机装配协调问题大致可以分为两大类，即交点类装配协调与外形类装配协调。机身壁板组件装配中，根据设计要求对不同的装配对象采用不同的互换协调要求；外形类装配协调对象以机身壁板组件为典型。大型飞机的壁板装配过程以骨架定位，将与蒙皮或壁板相协调的零件定位到装配工装定位器上，此时装配工装的定位器定位面的设计也以外形表面作为基准，定位器的制造采用数控加工方式，保证其表面与零件的协调。带外形的零组件在装配过程中需要保证零组件(如蒙皮、壁板、隔框和翼肋等)的协调准确度，不同种类的零件所对协调路线的设计要求也有区别。蒙皮的外形轮廓度被定义为关键特性，在制造过程中进行控制，是保证协调性的关键。与蒙皮类零件相协调的钣金类骨架零件(如连接角片、钣金肋、钣金框和长桁等)，数字化设计制造方式是将相应部位MDS向内以一个蒙皮厚度为距离做一等距曲面作为产品设计基准，生产中采用数控设备直接完成制作加工。交点类装配协调以孔轴配合装配零件为典型，保证的是零件上孔、轴特征的中心位置度与同轴度等配合精度。装配件交点处存在相互协调要求时，需将交点协调特征(如交点孔孔位置度、同轴度、平行度、平面度等)定义为关键特征，一对交点孔的设计采用同一轴线、同一孔径、同一协调平面，而协调轴线及平面即为相协调的一对产品及其工装定位器的共同设计基准。

3.装配基准对关键特性偏差传递的影响

工艺基准按功能可分为定位基准、装配基准与测量基准，分别起确定装配件在装配及测量过程中准确定位的作用。选择作为起定位基准和装配基准的装配件特征时，应尽可能保证三类基准的统一，尽量选取设计基准特征作为工艺基准特征。

(1)常用基准定位方法。基准工件定位法：将刚度较大的装配部件作为基础装配件首先定位，其余装配零件采用该基础装配件上的几何特征作为定位基准，顺次确定各自的装配位置。按划线定位法：根据飞机结构图纸上设计基准定义，在专用的透明胶片上用接触照相法在装配型架或相应部件上画线作为后续装配件装配基准。定位准确度取决于工人技术水平，生产率低，多用于尺寸关系比较简单的工件，在批产中较少采用。按装配夹具定位法：是飞机装配中应用最广泛的定位方法，装配件依靠夹具的定位件定位。由于夹具制造准确度较高且装配定位的同时起到夹紧、支托作用，能消除小刚性零件的定位间隙并限制装配变形，所以定位准确可靠，操作迅速方便，生产效率高。装配孔定位法：是在有定位关系的零件上预先协调加工的孔，直接确定零件之间的相对位置。一般选用铆钉孔作为装配孔，各自按样板钻出较小的孔，按孔对准插入锥形销定位，装配铆接时再扩孔。定位的准确度主要取决于装配孔的协调制造方法以及定位时孔、销的配合精度。其显著的优点是：定位方便迅速，无需或可简化专用夹具，提高定位效率。

(2)装配过程中基准传递路线。设计过程中根据实际需要，机身产品零件可在不同的坐标系下定义产品工艺特征及关键控制特征，通过坐标转换最终获取其在机身坐标系下的坐标。通常在零件设计中采用机身坐标系结合局部坐标系，或同时应用机身坐标系、局部坐标系以及辅助坐标系等三类坐标系的组合方式。辅助坐标系是由飞机主几何模型确定的，而局部坐标系则根据零件设计制造的便利而定义。

(a)交点协调基准设计。在以骨架为基准进行装配的过程中，装配件的误差通过装配关系积累在部件外形上得以反映。装配件的误差包括骨架零件外形的制造误差与装配误差、蒙皮的零件制造误差和蒙皮与骨架在装配过程中工艺贴合产生的匹配误差。提高装配件外形准确度，取决于零件制造准确度和骨架装配准确度。

(b)外形协调基准设计。以机身外形为基准的典型工艺结构和装配过程是依靠蒙皮与型架的贴合预先保证蒙皮外形精度，将长桁、角片、隔框等顺序装配形成壁板组件。蒙皮、长桁与隔框等的装配特征完全依靠型架上相对应的工艺特征定位并保持精度，工艺过程中积累的零件装配误差在内部骨架连接时采用补偿的工艺来控制。部件外形的装配准确度主要取决于装配型架的制造准确度和装配后的变形，消除了蒙皮厚度误差对外形准确度的影响，骨架零件制造误差对外形的影响也相应减弱。部件外形的误差由装配型架卡板的外形误差、蒙皮和卡板外形之间因工艺贴合匹配度产生的误差以及蒙皮在装配后产生的变形的积累行成。

[1] 舒启林， 王德俊， 郝永平. 装配顺序自动规划及其评价的研究[J].机械设计与研究. 2002， 18(3)：46-48.