运动间隙协调控制策略

张春亮

摘 要：通过机理和容差分析，研究影响收放装置运动间隙的主要因素，建立收放装置运动操纵模型，并通过仿真分析各因素对运动间隙影响的程度。基于前面的分析，提出一种以角度控制为主，外形控制为辅的协调控制策略，并利用标准工装进行协调交点。最后通过仿真和生产实际验证了有效性。

关键词：运动间隙；协调控制；标准工装

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.242

0 引言

在飞机制造领域，为了保证系统工作的可靠性，保证作动筒驱动机构的工作性能，零部件间的运动间隙应至少保证4mm以上，一般为8mm。由于零件尺寸大、装配关系复杂[1] 和装配结构空间小，导致由多个零件装配而成的部件之间的运动间隙经常超出设计容限。影响飞机制造质量和生产进度。本文结合实例，通过机理和容差分析，研究影响收放装置运动间隙的主要因素，建立收放装置运动操纵模型，并通过仿真分析各因素对运动间隙影响的程度。基于前面的分析，提出一种以角度控制为主，外形控制为辅的协调控制策略，并利用标准工装进行协调交点。最后通过仿真和生产实际验证了有效性。

1 问题描述

以下实例是在飞机系统安装过程中出现的3个典型收放装置间隙超差问题，通过分析归纳总结出造成运动间隙超差的原因和相应的解决方案。

（1）角度制造误差影响实例：某组件在收回位置与结构件间隙小，设计要求最小间隙4mm，。通过运动仿真测量，理论最小间隙为4.5mm，得出角度偏差对运动间隙有影响。内筒零件角度制造精度较低，约±30′。解决方案：交点采用标准量规协调，内筒零件加工增加专用夹具加工，同时对内筒装配孔留余量，增加组件装配验收夹具检查和控制装配后的内筒角度，在夹具上将装配孔配钻补偿零件制造的角度公差。改进前装配角度偏转公差约±1°，装机合格率80%，改进后装配角度偏转公差-33.5′～3.5′，装配精度提高70%，合格率为100%。（2）零件尺寸大影响实例：某组件在收上过程中，左侧与其他部件间隙小，通过三个交点铰接在结构上，其中一个交点为万向接头。通过误差计算，由于组件长度较长，约为1500mm，导致左右方向的偏摆对该间隙有影响。解决方案：部件状态申请组件局部模型，局部模型不含万向接头交点，检查并控制交点相对飞机轴线的左右方向的偏斜范围。改进前合格率60%，改进后经过调整，合格率100%。（3）系统件与结构件定位基准不一致影响实例：某组件在作动筒的驱动下在收回位置，与结构件间隙小。在收回位置，作动筒有一定的剩余行程，因此可以认为将交点断开，某组件仍在原位，组件按交点及结构内缘协调，结构件按结构件外缘进行控制。定位基准不统一。解决方案：在部件制造时装配型架局部增加组件模型进行控制。改进前合格率75%，改进后产品一次性提交合格率95%，经过调整，合格率100%。

2 原因归纳和对策

通过对以上3个典型实例的分析，总结出运动间隙超差的分析逻辑图（图1）。

2.1 引起运动间隙超差的原因

在飞机制造各环节中，引起运动间隙超差的原因有很多。从飞机设计到最后完成总装的各个阶段，均含有可能造成运动间隙超差的因素。具体有以下几类：（1）零件制造偏差大；（2）结构部件装配积累误差；（3）系统件与结构件定位基准不统一；（4）设计容差不合理；（5）装配协调工艺方案不合理；（6）检验工装存在问题。

2.2 预防或解决运动间隙超差问题措施

分析解决运动间隙超差问题可参考图1进行。对应造成运动间隙超差的主要原因，整理出避免和解决间隙超差类问题的几个要点：

（1）提高零件制造精度。零件精度要求提高往往意味着制造成本的增加，因此提高装配关键尺寸精度，可以达到事半功倍的效果。对于影响运动间隙的关键尺寸应采用专用工装加工，尽量不使用拼装夹具。（2）提高协调准确度。在极限位置运动间隙最小时，运动间隙对位置关系的准确度要求高，结构件与系统件应尽可能使用统一的装配定位基准。在无法直接使用同一定位基准的情况下，再考虑通过使用工装（模型）间接实现定位基准的统一。结构件应根据系统件的安装需求，合理地调整定位基准。（3）优化装配容差。在系统装配中，规划零部件的制造容差[2]是关键，找到关键环节，有的放矢采取增加标准量规、模型、装配夹具等，使容差和产品质量在可控的范围内。（4）检修工装。一些工装在使用过程中会出现磨损，因此应定期检查工装的关键尺寸。（5）增加设计裕度或工艺裕度。对于不易满足设计要求的零部件，必须有相应的措施，一般须进行设计更改增加工艺补偿[3]，当受空间及结构特点限制无法进行设计更改，可以增加检验夹具进行配钻、调整来控制工艺偏差，避免容差不合理造成零件部件报废。

3 结论

本文通过对飞机系统安装中出现的典型运动间隙超差实例进行分析，总结了造成运动间隙超差的主要原因，并提出解决运动间隙超差的控制策略。随着飞机制造技术的发展，把飞机生产中出现的问题进行总结、归纳、分类并深入研究，将成果应用到今后飞机的研制过程中，可以有效避免或减少诸如运动间隙超差问题的出现，对提高产品质量和生产效率、减少飞机研制成本、缩短生产周期具有重要的促进作用。

作者简介：

[1]杜鹃.飞机装配不协调问题的原因分析及解决方法[J].中国高新技术企业，2011（07）：114，116.

[2]程宝蕖.飞机制造协调准确度与容差分配[J].北京：航空工业出版社，1987.

[3] 《航空制造工程手册》总编委会.航空制造工程手册[S].飞机装配（2版），北京：航空工业出版社，2010.