飛機(jī)部件裝配精加工

1、飛 機(jī) 部 件 裝 配 精 加 工 Finish Machining in Assembling Aircraft Component 洪都航空工業(yè)集團(tuán) 高級工程師 曾六生摘要 指出了飛機(jī)部件裝配時(shí)進(jìn)行精加工的重 要性和必要性 。 總結(jié)了精加工時(shí)的調(diào)整 、 裝夾和加工 方 法 。 這 些方法已在飛 機(jī)部件裝配精 加工中獲得應(yīng) 用 。關(guān)鍵詞 :部件裝配 裝配精加工 互換協(xié)調(diào) ABSTRAC T The importance and necessity in as sembling aircraft component are pointed out. The adjust ment, clamp

2、ing and machining method in finish machining are summarized. These methods have been used in finish machining during assembling components of aircraft.Keywords :Component assembly Finish machin ing for assembling Interchange coordination部件裝配精加工是指飛機(jī)部件在鉚接裝配完工、 部件結(jié)構(gòu)完全封閉之后 , 在自由狀態(tài)下 , 以部件外形為 基準(zhǔn) , 對部件接頭孔及

3、端面進(jìn)行加工 , 使接頭孔最終符 合圖紙要求 , 或?qū)⒎蠄D紙要求的接頭進(jìn)行最后安裝 , 以消除鉚接裝配誤差 , 提高部件的制造準(zhǔn)確度和部件 間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度 , 實(shí)現(xiàn)部件互換的加工方法。有些飛 機(jī)部件結(jié)構(gòu)不具備精加工條件 , 無法實(shí)施精加工 , 也就 無法提高部件的裝配準(zhǔn)確度和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。1 部件裝配時(shí)精加工的重要性和必要性1 1 裝配誤差分析按現(xiàn)有飛機(jī)制造技術(shù)水平 , 總體上說仍采用相互 關(guān)聯(lián)制造法 , 其協(xié)調(diào)路線無論采用標(biāo)準(zhǔn)樣件工作法還 是模線樣板 基準(zhǔn)孔工作法 , 在尺寸和幾何形狀模擬 傳遞的各個(gè)環(huán)節(jié) , 總會(huì)存在一定的傳遞誤差。傳遞誤 差的累積會(huì)引起各種各樣的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象 , 這些不協(xié)調(diào)

4、 現(xiàn)象最終表現(xiàn)為部件外形不協(xié)調(diào)、 部件接頭不協(xié)調(diào)以 及部件外形與部件接頭不協(xié)調(diào)?，F(xiàn)以模線樣板 基準(zhǔn) 孔工作法為例加以說明。 部件外形與裝配型架卡板間一般的協(xié)調(diào)路線見圖 1。在圖 1中 ,= 1+ 2+ 3+ 4-( 5+ 6 (1 式中 : 1, 2, 5, 6為各環(huán)節(jié)傳遞誤差 ; 3為零件 制造誤差 ; 4為鉚接裝配誤差 ; 為部件外形與型 架卡板間的協(xié)調(diào)誤差。這些誤差的取值允許范圍見表 1 。表 1 1 6傳遞誤差取值范圍誤差 1 2 3 4 5 6取值范圍-0 15-0 1+0 3+0 5-0 8-0 1+0 1 0 處于相互連接的 A 和 B 兩個(gè)部件上的對接接頭一 般協(xié)調(diào)路線如圖 2

5、所示。在圖 2中 , 10 16為各 環(huán)節(jié)傳遞誤差。 A 和 B 為部件 A 和 B 接頭積 累誤 差 , AB 為 部 件 A 和 B 接 頭 協(xié) 調(diào) 誤 差 , ! A 和 ! B 為部件 A 和 B 接頭精加工后的積累 誤差 , ! AB 為部件 A 和 B 接頭精加工后的協(xié)調(diào)誤 差。以 JL8機(jī)身、 機(jī)翼對接協(xié)調(diào)路線為例 , 10 16的取值允許范圍如表 2表示。表 2 10 16傳遞誤差取值范圍誤 差 10 11 ! 11 12 13 14 15 ! 15 16取值范圍 0 033 0 5 0 075 0 033 0 033 0 033 0 5 0 075 0 033 新工藝 #新技

6、術(shù) #新設(shè)備因?yàn)?A = 10+ 11, B = 13+ 14+ 15 , 所以AB = A - B = 10+ 11-( 13+ 14+ 15 (2 同理 , 因?yàn)?! A = 12+ ! 11, ! B = 13+ 16+ ! 15, 所以! AB = 12+ ! 11-( 13+ 16+ ! 15 (3 按概率法 (取 M =0 5 計(jì)算 JL8機(jī)身、 機(jī)翼主接 頭孔中心距協(xié)調(diào)誤差值見表 3。表 3 積累 、 協(xié)調(diào)誤差計(jì)算值誤 差 A B AB ! A ! B ! AB 計(jì)算值 0 655 0 678 1 138 0 098 0 115 0 170上述的 , A , B 和 AB 最終表

7、 現(xiàn)為 :(1 部件部分外形比卡板外形大 , 關(guān)閉卡板時(shí)有強(qiáng) 迫性 ; 部件局部外形比卡板外形小 , 外形與卡板間存在 間隙。(2 部件 A , B 接頭與各自的裝配型架接頭定位件 存在一定的位置偏差。(3 部件 A , B 之間不能順利對接 , 部件不具有互 換性。(4 部件接頭與部件外形之間互相位置不協(xié)調(diào)。4, 11和 15是影 響 , A , B 和 AB 數(shù)值的主要因素。對任 何部件的鉚接裝配 來說 , 這些誤差都是不 可避免的 , 所以必須對部件進(jìn)行精加工。 1 2 裝配精加工的作用部件精加工具有下列作用 :(1 部 件在專用的精加工臺(tái)或安裝有 檢驗(yàn)卡板的裝配型 架上進(jìn)行調(diào)整時(shí) ,

8、部件 處于自由狀態(tài) , 外形不受強(qiáng)迫作用 , 客觀地 反映了部件的外形 狀態(tài) , 整體上外形可調(diào) 整到相對于理論位置的最佳形態(tài)。(2 使 接頭位置高度符合精加工臺(tái)或 裝配型架上的接頭 定位件 , 顯著地縮小積累誤差 A 和 B 。如表 3所示 , ! A A , ! B B 。 (3 使 部件接頭與外形的相對位置高 度協(xié)調(diào)。(4使部件具有互換性。部件在同一臺(tái)精加工設(shè) 備上用相同的方法精加工后 , 部件的形狀和尺寸具有 一致性。(5為部件 A 和 B 能順利對接創(chuàng)造了有利條件。 如表 3所示 , ! AB AB 。部件的精加工消除了鉚接裝配變形和人為操作影 響而引起的鉚接裝配誤差 11和 15。

9、使部件 A 和 B 的對接協(xié)調(diào)誤差只取決于協(xié)調(diào)路線本身 , 大大提高 了部件間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。部件精加工只能調(diào)整部件裝配環(huán)節(jié)引起的外形誤 差 , 消除部件裝配環(huán)節(jié)引起的接頭孔位誤差 , 而不能消 除各協(xié) 調(diào)環(huán)節(jié)的傳遞 誤差。要保證 部件間能順利對 接 , 還需設(shè)計(jì)合理的工藝協(xié)調(diào)路線 , 進(jìn)行合理的工藝容 差分配。2 部件精加工方式部件的精加工方式可分為對接頭孔進(jìn)行精加工和 接頭的最后安裝兩類。(1 對接頭孔進(jìn)行精加工。這是應(yīng)用最廣泛的一類精加工方法 , 其要點(diǎn)是當(dāng) 部件在專用精加工臺(tái)或在配有檢驗(yàn)卡板的裝配型架上 以部件外形為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整后 , 按部件接頭定位件將 部件接頭孔加工到最后尺寸 , 以

10、達(dá)到部件精加工目的 , 所以接頭孔和孔端面要留加工余量。這種方式適合于 接頭孔留加工余量方便、 且有加工結(jié)構(gòu)通路一類部件 的精加工。新工藝 #新技術(shù) #新設(shè)備期 (2 接頭的最后安裝。有一些部件 接頭不便在部件 裝配階段 進(jìn)行補(bǔ)加 工 , 如壓有軸承的接頭、 滑輪板、 滑槽等。接頭的最后 安裝是解決這類部件精加工的有效方法。事實(shí)上 , 如 圖 2所示 , 11和 15是裝配過程中裝配變形、 結(jié)構(gòu) 工藝性不好和操作水平不高等因素造成的 , 在結(jié)構(gòu)封 閉之后已不會(huì)進(jìn)一步引起誤差了 , 若在此時(shí)將接頭與 部件結(jié)構(gòu)連接 , 同樣可起到部件精加工的作用。具體 的工藝過程是 :在鉚接裝配過程中 , 用直徑

11、小于圖示連 接件的工藝鉚釘、 工藝螺栓將部件接頭與結(jié)構(gòu)暫時(shí)固 定 ; 當(dāng)結(jié)構(gòu)裝配完畢 , 部件結(jié)構(gòu)完全封閉之后 , 將工藝 鉚釘或工藝螺栓拆除 ; 打開裝配架中的所有工作卡板 , 用檢驗(yàn)卡板將部件外形調(diào)整到最佳狀態(tài) ; 按裝配架上 的接頭定位件將接頭安裝到結(jié)構(gòu)上 , 并保證接頭相對 于接頭定位件位置誤差基本為零 , 以達(dá)到部件精加工 的目的。這類方法的特點(diǎn)是精加工在裝配型架上進(jìn)行 , 不 需專用精加工臺(tái) , 且往往不需要專用刀具和動(dòng)力頭。3 部件精加工對結(jié)構(gòu)的要求部件要進(jìn)行精加工 , 前提條件是部件結(jié)構(gòu)必須是 可精加工的。要對接頭孔進(jìn)行精加工 , 其結(jié)構(gòu)應(yīng)具備下列條件 : (1 接頭孔和接頭孔

12、端面留有精加工余量 , 其值應(yīng) 大于接頭的積累誤差和調(diào)整外形時(shí)引起的接頭位移之 和 ;(2 允許加工刀具進(jìn)入待精加工的結(jié)構(gòu)。要采用接頭最后安裝的精加工方式 , 其結(jié)構(gòu)應(yīng)具 備下列條件 :(1 接頭與部件結(jié)構(gòu)間具有搭接、 間隙或加墊等設(shè) 計(jì)補(bǔ)償 , 使它們之間的相對位置具有可調(diào)節(jié)性。 (2 結(jié)構(gòu)有通路時(shí) , 接頭與結(jié)構(gòu)間的連接件可為普 通的螺栓、 鉚釘?shù)?; 結(jié)構(gòu)無通路時(shí) , 連接件應(yīng)為單面連 接件 , 如抽釘、 高抗剪鉚釘?shù)取? 部件精加工時(shí)的調(diào)整4 1 以外形為調(diào)整基準(zhǔn)為保證接頭與外形相對位置的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度 , 精加 工時(shí)可以外形為基準(zhǔn)對接頭進(jìn)行精加工 , 也可以接頭 為基準(zhǔn)來校正外形。在一般

13、情況下 , 結(jié)構(gòu)封閉之后要 校正外形十分困難 , 即使能辦得到也容易破壞表面質(zhì) 量 , 使鉚釘松動(dòng) ; 而 精加工接頭比校正外形要簡單得 多 , 容易得多。所以 , 部件精加工時(shí)通常應(yīng)以外形為調(diào) 整基準(zhǔn)來精加工接頭 , 偶爾在部件結(jié)構(gòu)不具備接頭精 加工條件且是薄壁結(jié)構(gòu)時(shí) , 也有以接頭為基準(zhǔn)來校正 外形的。4 2 調(diào)整方法機(jī)身、 機(jī)翼等大型部件成批生產(chǎn)時(shí) , 一般在專用精 加工臺(tái)上進(jìn)行精加工。調(diào)整部件外形時(shí)可用精加工臺(tái) 上的水平測量點(diǎn)指示器測量 , 使水平測量點(diǎn)符合水平 測量圖和工藝容差分配的要求。對于在裝配型架上進(jìn) 行精加工的部件 , 可將兩副或三副工作卡板換成檢驗(yàn) 卡板 , 調(diào)整部件外形

14、, 使其兩外形面與檢驗(yàn)卡板之間的 間隙盡量均勻 , 即使部件外形相對于檢驗(yàn)卡板外形誤 差處于最小狀態(tài)。對于護(hù)板、 減速板這類僅有單面外 形要求的部件 , 可調(diào)整部件 , 使其外形盡可能符合裝配 架中最外側(cè)兩副工作卡板 , 放棄其余工作卡板 , 裝夾后 進(jìn)行精加工。5 部件精加工時(shí)的裝夾部件 精 加 工裝 夾 時(shí) 應(yīng) 注意 的 是 , 如 圖 2所 示 , ! 11和 ! 15是在正常情況下孔軸配合的計(jì)算值 , 并 不包括裝夾變形和其他因素引起的誤差。實(shí)際上 , 這 些誤差甚至比 ! 11和 ! 15還大得多 , 所以精加工時(shí) 要求部件處于自由狀態(tài)。但為保證部件相對于精加工 臺(tái)或裝配型架位置的穩(wěn)

15、定性 , 又必須對部件進(jìn)行裝夾。 對于飛機(jī)部件 , 尤其是小型飛機(jī)部件 , 結(jié)構(gòu)剛性較低 , 裝夾時(shí) 會(huì)引起部件的 彈性變形。在 裝夾狀態(tài)下精加 工 , 加工后松開裝夾 , 部件回彈 , 使部件接頭相對于定 位件位置產(chǎn)生偏移 , 因此 , 控制和檢測裝夾引起部件的 彈性變形顯得十分重要 , 如某小型飛機(jī)機(jī)翼精加工時(shí) , 裝夾變形引起的機(jī)翼接頭位置誤差約 0 21 0mm, 使 機(jī)翼機(jī)身對接困難。5 1 裝夾變形的控制裝夾變形的控制就是要使裝夾變形盡量小 , 甚至 基本消除。要控制裝夾變形可采用如下裝夾方法 : (1 裝夾部件的接頭、 梁、 硬肋和硬框等剛性強(qiáng)的 部位 , 并依次優(yōu)先選擇接頭、

16、梁、 硬肋和硬框?yàn)檠b夾部 位 ;(2 裝夾部位盡可能靠近精加工部位 ;(3 盡可能設(shè)計(jì)上下或左右同時(shí)夾緊的夾緊器。 5 2 裝夾變形的檢測為有效地控制部件的裝夾變形 , 必須對裝夾變形 進(jìn)行真實(shí)有效的檢測。具體方法是獨(dú)立于部件和夾緊 裝置之外 , 固定檢測用百分表 , 將百分表的探頭觸及要 精加工的接頭和要裝夾的外形處 , 調(diào)整裝夾裝置 , 使其 能夾緊部件 , 又使百分表指示的變形值盡可能為零 , 提 高部件精加工后接頭與接頭定位件的符合性。6 部件接頭的精加工部件的精加工有兩個(gè)目的 :一是將留余量的接頭新工藝 #新技術(shù) #新設(shè)備加工到最終圖紙要求的尺寸 , 或?qū)⒆罱K尺寸的接頭安 裝到結(jié)構(gòu)上

17、 ; 二是控制影響精加工精度的諸因素 , 盡可 能地縮小如圖 2所示的精加工誤差 ! 11和 ! 15, 使 精加工后的接頭最大限度地符合精加工接頭定位件。 加工時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn) :(1選擇適當(dāng)?shù)牡?具、 動(dòng) 力頭、 切削用量 和轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速一般不宜過快 , 因?yàn)轱w機(jī)部件剛性較低 , 如裝夾不 是很牢 , 轉(zhuǎn)速過快容易引起振動(dòng) , 影響精加工質(zhì)量。 (2 接頭定位件或?qū)蚱鞅M量粗些 , 懸臂長度盡量 短些 , 以增加其剛性。(3 盡量避免刀具水平狀態(tài)加工形式 , 宜采用垂直 狀態(tài)加工形式。(4 若接頭是機(jī)體壓襯套結(jié)構(gòu) , 精加工宜加工機(jī)體 不宜加工 襯套。加工機(jī) 體可用偏心襯 套補(bǔ)償孔位誤 差

18、 , 且在孔徑加工超差時(shí)還有補(bǔ)救手段。(5 對于接頭最后安裝這類精加工方式 , 制連接孔 一般比較容易 , 重要的是首先制兩個(gè)小于圖示尺寸的 孔 , 固定后用接頭定位件檢查接頭位置 , 保證其他位置 偏差基本為零 , 再安裝其余連接件 , 最后安裝首先制孔 的兩個(gè)連接件。 (責(zé)編 文 洵 (上接第 36頁 #縮短研制周期 ;#有利于取得 FAA 型號合格證 , 進(jìn)入國際市場 ; #有效地吸收國外最新的成熟技術(shù) ;#引進(jìn)先進(jìn)的管理 , 建立新的機(jī)制。(2 用戶對渦扇支線飛機(jī)的需求是成系列的 , 30 50座級渦扇支線飛機(jī)市場需求巨大。加拿大龐巴迪公司最新預(yù)測 , 全球未來 20年 30座 級 支

19、線飛 機(jī)需求為 1191架 , 50座級 需求 為 3936架 , 70座級需求為 2817架。美國霍尼維爾公司預(yù)測 , 未來 20年 30座級支線飛機(jī)的需求是 1902架 , 50座級 需求為 4367架。世界前 100家支線航空公司 1998年 的座級分布統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明 , 3050座級的支線飛機(jī)數(shù) 量在支線飛機(jī)機(jī)隊(duì)的比率 超過了 60%。航空公司的 機(jī)隊(duì)配置是系列化的 , 對各座級飛機(jī)均有需求 , 3050座級飛機(jī)有其充分的運(yùn)營需求。因此 , 按照當(dāng)代國際標(biāo)準(zhǔn)和要求研制 3050座級 新一代渦扇支線機(jī)有廣闊的市場 , 應(yīng)作為我國新支線 飛機(jī)的發(fā)展方向和重點(diǎn)之一。運(yùn) 12飛機(jī)的成功就是 找

20、準(zhǔn)了市場空隙 , 市 場定位是研制一種飛機(jī) 成敗的基礎(chǔ)。 (3 選擇合適的合作對象。合作伙伴按實(shí)力強(qiáng)弱劃分 , 可以分為強(qiáng)強(qiáng)合作、 強(qiáng) 弱合作、 弱弱合作 3種方式。由于我國航空企業(yè)在國 際民機(jī)市場中屬實(shí)力相對較弱企業(yè) , 過去常常希望尋 求強(qiáng)大的合作伙伴 , 以增強(qiáng)自己的技能。但是研究表 明 , 強(qiáng)弱合作的成功率 一般只有 30%, 低于弱弱合作 和強(qiáng)強(qiáng)合作。據(jù)此說明 , 實(shí)力相當(dāng) , 業(yè)務(wù)互補(bǔ)是戰(zhàn)略合 作成功的重要保障。因此我國在尋求合作伙伴時(shí) , 不 一定要尋求與國際一流跨國公司的合作 , 實(shí)力相當(dāng)?shù)?合作伙伴也是一種較佳的選擇 , 關(guān)鍵在于合作能夠產(chǎn) 生優(yōu)勢互補(bǔ)和優(yōu)勢相長的效應(yīng)。6 抓住機(jī)遇 , 加快發(fā)展民用直升機(jī)民用直升機(jī)是民用飛機(jī)的重要組成部分 , 具有固 定翼飛機(jī)無法替代的特點(diǎn) , 我國民用直升機(jī)產(chǎn)業(yè)是一 個(gè)尚待開發(fā)的巨大產(chǎn)業(yè)。根據(jù)運(yùn)輸研究委員會(huì) (TRB 預(yù) 測 , 未來 10年世界 共需直升 機(jī) 7938架。