民机研制中结构超差类型分析

杨超众　尹伟明

【摘 要】飞机零部件生产过程中，遇到的问题通常由制造超差与设计错误两类所引起。本文对故障的分类和原因进行阐述，总结出设计、制造与装配过程中出现的问题，为后继处理相关问题提供一定的经验支持。

【关键词】民机；超差；制造；工艺

【Abstract】In the aircraft Manufacture， the component discrepancies are mostly caused by the manufacture discrepancy and design errors. In this paper， the reason and category of the discrepancies will be discussed， which include failures in the process of design， manufacture and assembly. This can provide some experience for solving the problem in the following fabrication.

【Key words】Aircraft； Discrepancy； Manufacture； Technology

大多数的结构超差出现在飞机型号的初始制造装配阶段[1]，生产中出现的具体超差结构零件应当按照超差处理原则进行处理[2]。某型号项目自开始生产以来，产生的故障可分为制造偏离与设计问题两大类。本文对故障分类和原因进行阐述，总结出设计、制造与装配过程中出现的问题，为后继处理相关问题提供一定的经验支持。

1 超差类型

本型号在设计过程中采用了多种新材料、新工艺，制造经验不足，工艺方法不成熟，设计与制造协调不及时，使得研制过程中造成了不可避免的零部件超差，同时操作人员对相关要求理解不够深刻也造成了一些人为因素的超差。

根据研制中出现的超差归类，制造方面，零件尺寸超差引起的偏差最多，其次是材料喷涂、装配问题、表面损伤的问题；设计问题中，零部件的装配设计问题最为突出；设计制造不协调引起的超差主要为设计更改未及时执行等。

2 超差分析

超差类性重复性最高的为尺寸问题、涂层超厚和装配问题。

2.1 尺寸超差

零件尺寸超差中，工装问题、工艺不完善及工人经验不足造成的超差最多。具体原因有工艺指令不完善、工人操作错误、识图错误、划线不准确、工装误差、工艺方法、设计问题、模具问题等。

其中，工艺方法不完善主要表现在工艺方法不成熟、装夹方式不当、加工程序刀路不太完善，造成铣切过量、铣伤等超差。图1为某零件铣切不当导致的超差。

模具参数的设计经验不足，导致一部分长桁下陷尺寸超差、框板弯边超差等。如长桁采用热压下陷加工，长桁下陷区域不平整，有明显鼓包形状，并出现裂纹，主要原因是下陷模具设计不合理，模具下陷过渡区尺寸超差；工人划线不仔细、模具使用不当，也导致长桁下陷尺寸有所偏大或偏移，如示意图2；机身隔框的模具外圆R偏小，导致框板弯边的内R偏小。经过前期的工艺参数调整，返修模具，零件质量得到很大改善。

设计问题中，设计不完善和设计更改未及时执行也导致了一部分超差。

2.2 装配超差

装配超差分别由制造超差、设计缺陷引起。装配问题主要表现为装配干涉、装配间隙、工装空间不足等。如图3为壁板框的连接紧固件短边距所引起的装配超差。

制造引起的超差问题中，需要控制制造精度、工装设计，提高定位度。例如，由于工装设计不完善、精度不够，导致客舱地板立柱垂直度超差，后续改进了工装设计，订制立柱安装辅助工装，从而有效地控制了立柱的垂直度。因设计引起的超差通过完善设计后基本可以杜绝。

2.3 漆层超厚

由于操作工人未掌握喷涂技巧，在喷涂过程中造成了一批零件的漆层超厚。

2.4 其他

造成表面损伤的因素中，有零件周转过程中保护不当、意外碰伤、工艺参数不合理等，如图4为某零件因保护不当而意外碰伤。由于设计更改而工艺指令未及时执行，也造成了一部分镀层、黏结剂的替换；加工刀具及加工参数（刀具的转速、进给量）不当，导致一些复材件出现毛刺。

3 改进措施

结构超差处理所应遵循的基本原则就是确保其静强度和疲劳强度，防止出现过大的残余应力，从而保证飞机结构所预期的完整性。

设计问题引起的超差，可通过完善设计而杜绝。如某些设计没有考虑到制造的实际能力，需在符合规范的条件下适当降低精度要求；对于设计引起的装配间隙、干涉、装配空间不足的问题，优化零组件结构设计。

制造方面，结合型号的制造经验，针对性地改进制造工艺。完善工艺参数和加工方式，提高工装水平，调整模具参数，制造偏离问题会大幅度减少。对于制造难度较大的零件如蒙皮，需要进行相应的工艺试验。工人操作水平的提升、管理措施的完善，也会降低超差问题的出现；对于表面损伤及漆层脱落，需要加强防护，以保证零件的表面质量。

在飞机研制过程中，设计与制造应保持紧密的沟通协调，完善设计制造流程，使设计更改能及时得到贯彻，尽量避免出现设计制造不协调而产生的超差问题。

4 结论

本文对于研制过程中零部件出现的超差问题，从制造超差和设计问题两个角度进行了分析，为后继生产过程提供一定的参考。随着设计错误的杜绝，制造中工装水平的提升、加工参数的合理化、管理的完善以及工人操作水平的提升，制造偏离问题会大幅度减少，从而确保飞机的结构质量。

【参考文献】

[1]牛春匀.实用飞机结构应力分析及尺寸设计[M].冯振宇等译.航空工业出版社，2009.

[2]中国航空工业总公司第六四〇研究所.麦道联络工程手册[M].航空工业出版社，1997.

[责任编辑：王伟平]