飞机结构装配工艺性审查技术探讨

方磊

（空装驻西安地区第一军事代表室，陕西 西安 710089）

1 前言

近年来，我国航空工业快速发展，不断有新的飞机型号上马，面对在研型号多、任务重，经验丰富的工程技术人员不足的局面，加强飞机研制技术、经验的交流是解决此问题行之有效的重要措施。

工艺审查是新机研制的一个重要环节，它影响着设计方案能否顺利实施，也影响研制周期的缩短以及成本的降低，批产机型的设计优化，也离不开工艺审查。飞机装配的工艺审查，由于综合性强，涉及面广，问题多样，需要对装配生产现场可能将会发生的各类技术问题具有充分的预见性，才能减少装配现场问题的发生。

三维数模的全面运用，为装配工艺审查创造了直观便利的条件；设计与制造并行工程的推广，为工艺审查提供了良好契机。总结飞机装配工艺性审查经验，提升装配工艺审查能力，对飞机设计定型、生产定型具有重要意义。

2 组部件总体及新工艺的审查

2.1 交点接头的审查

交点孔用于组部件安装、对接、悬挂，对装配精度有较高要求。工艺审查中，需分析设计分离面的布局、划分是否满足装配使用要求，梳理组部件装配流程，准确识别交点孔，进行有针对性的制造控制。交点位置度受零件制造精度、工装定位精度、连接变形（与产品刚性有关）等影响。零件制造精度高、容差分配合理、装配变形小、产品刚性好的情况下，装配后产品交点孔位置精度好。

对交点孔位要求的审查，结合零件和装配误差积累，分析互换/替换检查同轴度要求是否合理。例如，工装交点定位器定位精度为0.08mm，装配完成后采用检验销棒与交点定位器的同轴度，通常装配所能达到的同轴度为0.2～0.3mm。对结构刚性较弱，连接关系复杂，误差积累较大，但协调要求高的交点孔，如襟缝翼等活动翼面连接交点，为了便于对接安装，可建议设计考虑采用一些偏心衬套、球轴承等设计补偿手段。

交点接头零件制造公差控制需重点审查，以满足交点接头的准确定位要求。该交点零件主要控制的公差有：

两交点孔的位置度、垂直度：保证交点孔位置精度，与交点定位器上的孔位协调，两个定位销能够同时插上，且零件不偏。

孔径公差及同轴度要求：保证孔径与工装精度定位销协调，定位销能插入，并且配合紧密。叉耳结构同时控制两耳片孔同轴度。

外形轮廓度：保证零件外形精度，并且将交点孔作为外形轮廓度基准，使得零件在按交点孔定位下，外形准确。

2.2 外形容差要求

设计总体外形容差要求以及实际制造水平和发展，是零组件外形容差分配、控制的基础，组件外形要求高，零件外形也需加强控制。外形公差要求、外形检查位置由总体设计给出；而具体测量状态、测量手段，通常在制造技术文件（如产品交付规范书）中明确。对于部件外形要求，工艺审查时应注意：

（1）是否给出各个组部件的外形基本公差、局部公差，局部公差还需给出允许的极限偏差百分比。

（2）气动外形公差要求是否合理。

（3)对要求检查外形的部位，是否给出外形检查位置及检验点。

（4）扭曲度检查是否要求，要求是否合理，测量、计算方法是否给出。

（5）是否要求水平测量，测量位置是否合理。

（6）是否要求波纹度检查，能否满足要求。例如，很多弦向波纹度无法检测。

数控机加件的外形准确性相比钣金件、复材件要高。对于外形要求最高的机翼前缘，多采用机加件作为骨架，有利于提高外形质量。外形检查点建议设置在机加肋的位置上，或者靠近机加肋的位置上。外形公差小的部件，零件外形控制也要更严格，容差分配时可充分利用外形的正负差。

2.3 新工艺的应用

飞机结构装配阶段新工艺的应用，主要出现在自动制孔及钻铆技术的应用、新类型标准件的安装。熟悉新型紧固件的安装工具、安装过程、安装效率，分析产品结构空间是否满足新型紧固件的安装要求。飞机外表面采用的新型紧固件，能否满足设计齐平度要求。

3 定位的审查

零组件定位是飞机结构装配的关键环节，定位的质量很大程度上决定了产品装配的质量，是最容易出问题的一个环节。零组件定位注意以下方面：

（1）保证交点、外形的公差要求；

（2）零组件位置准确，符合工程定位公差；

（3)定位不干涉，间隙符合要求；

（4）定位后制孔满足相关边距要求；

（5）美观（例如端面平齐、边缘对齐）。

3.1 零件公差控制

提高零件精度，利于装配；降低零件精度，利于零件加工。零件精度要求往往决定了零件加工工艺方案、制造成本、产品合格率等，但满足不了装配要求的零件，可能就是废品。零件制造公差的合理控制，就是既利于零件制造加工，又满足装配要求。控制需要控制的尺寸公差，适当放宽不影响的尺寸公差。

（1）装配角度需要重点控制的对象有：①交点孔、定位孔、装配孔；②装配配合面（不控制易干涉或间隙过大）；③外形型面。

（2）装配角度考虑无须严格控制的对象为：①有工艺余量的孔、边缘；②非装配面，非外形面；③没有协调关系的孔。

3.2 设计补偿

干涉，零件无法正确定位、安装，是飞机装配现场最常见的问题。避免装配现场零组件定位时出现干涉，不仅需要仔细审查因设计失误图纸、数模自身存在的干涉，还需要充分考虑零件制造公差、定位误差。三维数模的设计手段，不仅直观地发现数模干涉问题，还可以通过碰撞分析，软件发现数模干涉。

但每个零件都有制造公差、定位误差，这些因素极易带来“装不上”的问题，这类问题CATIA自身无法预判，需要技术人员分析哪些部位可能出现，需要多少设计补偿。熟悉各类零件制造公差、定位误差，全面、合理地要求设计补偿，可以大大减少定位干涉的发生。

零件定位的设计补偿有间隙（贴合面可加垫）补偿，以及允许打磨。打磨不仅降低强度、打磨表面质量难保证，打磨效率也低，所以间隙和加垫补偿更普遍运用于飞机装配。

3.3 定位防差错考虑

同一个组部件中采用定位孔定位的零件，若有多个结构相似的零件，定位时就存在拿错零件的可能，把定位孔设置在不同的位置，使得拿错零件定位时，无法定位，达到防差错。

同一个图号的零件（如角片），数量多个时，建议相同图号的紧固件位置、边距也设计成相同，以免零件提导孔后，不同位置的相同图号角片制错孔。

在零件设计时，可建议设计尽量做到，要么零件完全一样（可互换），要么零件明显不一样的零件（不易拿错），达到定位防差错的目的。

4 制孔及锪窝问题审查

4.1 制孔要求审查

（1）产品设计紧固件边距是否足够，是否避开R角。条件允许时，建议紧固件设计边距不小于2D+1(单位：mm，D为紧固件直径)；（2）紧固件连接端距、边距、排距、间距公差是否给出，要求是否合理。（3）制孔规范是否给出，各类紧固件制孔孔径要求、窝径大小是否明确；（4）孔径公差能否满足，装配车间制孔量大，很多依赖手工制孔，应避免大量高精度孔（如H8以上）要求；（5）制孔垂直度、粗糙度是否合理；（6）锪窝是否需满足安装后紧固件齐平度要求，那样窝径则建议作为参考值。

4.2 制孔空间审查

制孔空间审查，重点审查内部结构连接紧固件的制孔，是否存在空间不开敞，尤其是闭斜角的位置，若采用蛇形风钻、螺纹柄短刀具都无法满足制孔空间需要，建议设计优化结构，或调整紧固件安装位置。

4.3 工艺孔要求

根据实际装配需要，可建议设计增加定位孔、导孔、初孔、多余物排除孔等工艺孔。

定位孔应给出孔径公差，并控制定位孔与外形、配合面的位置关系。对于需要提导孔的零件，紧固件位置确定后，若能与设计、零件车间协商一致，可以在数模上画出导孔，并明确为导孔。按数模取制导孔，对装配车间、零件车间都比按交付规范更方便。导孔只能在单层零件上取制，避免装配时制出椭圆孔。取制导孔的零件应在更方便开始制孔的一侧，或者更难协调紧固件边距的一侧。

5 安装问题审查

5.1 安装技术要求审查

（1）各类紧固件是否给出了安装工艺规范；

（2）紧固件安装长度是否可以调整；

（3）是否有定力要求，是否有定力空间；

（4）封铆区蒙皮安装紧固件是否满足单面安装要求；

（5）封闭区里产生的断头钉等多余物是否有清除通路。

5.2 紧固件的选用

飞机装配用标准件类型、规格众多，紧固件类型选用不宜过多、过杂，满足设计要求的情况下，种类少，标准件采购、刀具、安装工具成本都能降低，也利于防差错。周期较紧的条件下，新增紧固件应考虑是否有库存，采购周期能否满足。

气动外表面，确认是否采用的是沉头紧固件；非气动外表面，又无其他特殊情况（如存在与钉头干涉、碰撞的部位），则通常不应采用沉头紧固件，尤其是内部结构，往往无法锪窝。

5.3 紧固件安装干涉问题

（1）紧固件无法插入，紧固件与结构、系统干涉，紧固件与紧固件干涉。熟悉紧固件长度，保证紧固件顺利安装。（2）安装工具与产品干涉，安装无法进行。熟悉紧固件安装各类工具尺寸，所需空间，判断安装空间是否足够，安装过程是否会发生干涉。（3）钉头、螺母进入零件R角。

5.4 密封要求审查

（1）密封材料是否明确；（2）密封区域、范围是否明确；（3）密封要求是否具备可实施性。

6 结语

工艺性审查是产品设计工作的重要组成部分，是改善飞机设计工艺性，保证设计方案顺利实施的重要环节。由于投产后，设计更改造成的零件返修或新制、工装返修、标准件采购等需要周期，耗费大量人力、财力，在投产前有预见性地避免装配问题的发生，在工艺审查阶段，通过工艺审查充分解决结构工艺性问题，达到“提高设计工艺性，满足制造质量、效率要求，在工艺审查阶段有预见性地避免装配问题的发生，减少后续设计更改，缩短周期、降低成本”的目的。