鉆孔樣板在飛機(jī)裝配過程中的應(yīng)用研究

段云云

摘 要：本文通過理論分析及試驗驗證的方式，對鉆孔樣板在飛機(jī)裝配過程中的應(yīng)用進(jìn)行了可行性分析，并通過試驗結(jié)果對傳統(tǒng)樣板的設(shè)計、制造方式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)方案設(shè)計，解決了傳統(tǒng)工人手工劃線鉆孔效率低、精度差的問題。為鉆孔樣板在飛機(jī)裝配過程中的全面推廣應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鉆孔樣板；飛機(jī)裝配；數(shù)字化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.229

1 引言

飛機(jī)制造水平不僅體現(xiàn)了一個國家工業(yè)發(fā)展水平，也是國家綜合技術(shù)實力的體現(xiàn)。隨著我國大飛機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略的深入以及現(xiàn)代飛機(jī)制造需求使得傳統(tǒng)手工鉆鉚加工制造工藝面臨更新?lián)Q代的挑戰(zhàn)，迫切需要一種更為高效、高質(zhì)量的自動化加工方案。

但在現(xiàn)階段新機(jī)研制的過程中，飛機(jī)設(shè)計、制造、裝配等方面還有很多的不確定性，目前很難在裝配過程中實現(xiàn)全自動化。目前在裝配現(xiàn)場中，采用手工劃線的傳統(tǒng)方式進(jìn)行零組件鉆孔的方式仍較多，工人手工劃線不僅工作效率比較低，并且工作質(zhì)量也難保證。而鉆孔樣板在各零件車間已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，用于鉆制零件各類工藝孔，是零件鉆孔的依據(jù)之一，其加工速度和準(zhǔn)確度對零件的生產(chǎn)有著重要影響?；谏鲜鲈?，考慮將鉆孔樣板應(yīng)用到飛機(jī)裝配過程中來。

2 理論分析

2.1 橫向零件分析

飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)中框類零件為橫向主要承力部件，從框的類型來說框類零件分為整體框和分段框，整體框緣條為一個整體曲面，曲面連續(xù)性較好適合應(yīng)用鉆孔樣板；而分段框在緣條上有長桁缺口，并存在高低不平的下陷，不適合樣板的貼合，所以初步判斷整體框更加適合應(yīng)用鉆孔樣板輔助鉆孔。

2.2 縱向零件分析

縱向壁板零件一般尺寸較大，但零件曲率較小適合鉆孔樣板的應(yīng)用。梁類零件作為飛機(jī)縱向主要承力部件，需要與各個框段、蒙皮進(jìn)行連接，零件上需要鉆制的孔位較多工人手工鉆孔費(fèi)時又費(fèi)力，但梁類零件一般外緣曲面的曲率較小，曲面展開結(jié)果較好適合鉆孔樣板的設(shè)計。

經(jīng)過分析，橫向框類零件中，整體的機(jī)加框適合應(yīng)用鉆孔樣板進(jìn)行鉆孔；縱向零件中，壁板、梁都能使用鉆孔樣板進(jìn)行鉆孔。

3 試驗驗證

3.1 試驗件選擇

上大梁前段，其零件尺寸：長1355mm，寬60mm至120mm。零件特點：零件曲度較小，雙曲。

整體框帶板，零件尺寸：長約4000mm，寬約110mm。零件特點：該零件為裝配組件，由對接的兩項帶板零件組成，屬于大尺寸彎曲零件。

3.2 鉆孔樣板設(shè)計

從鉆孔樣板設(shè)計角度出發(fā)，首先要保證展開過程中曲面展開的準(zhǔn)確性；其次展開后要帶有全部或部分的外緣線作為定位基準(zhǔn)，對于細(xì)長類比如緣條類零件及帶板類零件的鉆孔樣板的設(shè)計，除了外緣線外，還要有其他的定位基準(zhǔn)。對于細(xì)長類零件樣板，零件展開后長度超過了鋼板毛料的長度，這種情況下樣板需要分段交付。

從樣板材料的角度出發(fā)，考慮樣板與零件的貼合度，盡可能的貼合零件，試驗選擇較薄的樣板材料。目前在樣板制造過程中使用的材料厚度有1mm和1.5mm，所以對于曲度較大的零件，優(yōu)先選擇1mm厚的材料。

從樣板的制造角度出發(fā)，鉆孔樣板在加工時采用激光熱切割的加工方式，要考慮到樣板在切割或鑲鉆套后可能會出現(xiàn)的應(yīng)力集中、膨脹變形等現(xiàn)象。需要分析樣板的變形量，并采取縮比或增加補(bǔ)加的方法消除誤差變形。對于不需要鑲襯套的鉆孔樣板，可以直接用激光切割機(jī)切割出孔位，但由于孔徑較小，切割成型的孔在抬刀處的形狀不規(guī)則，所以設(shè)計時需要比實際需求孔徑小0.1mm進(jìn)行切割，之后再手工擴(kuò)孔加工。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

采用不同厚度鋼板加工鉆孔樣板，使鉆孔樣板與零件表面更容易貼合，使鉆孔更加精確；根據(jù)零件的不同類型，決定鉆孔樣板是否鑲鉆套，使鉆孔樣板更加適合不同類型的零件裝配鉆孔，延長類鉆孔樣板的使用壽命；通過適當(dāng)?shù)谋壤s放或補(bǔ)加方式，消除了鉆孔樣板在鑲鉆套后可能會出現(xiàn)的應(yīng)力集中、膨脹變形等現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

飛機(jī)裝配過程中采用樣板進(jìn)行鉆孔，是飛機(jī)制造行業(yè)由傳統(tǒng)手工制造向數(shù)字化設(shè)計、制造的一種轉(zhuǎn)變，本次鉆孔樣板在裝配過程中的應(yīng)用效果較好，為各個機(jī)型新機(jī)研制提供了技術(shù)支持。目前鉆孔樣板已經(jīng)大面積的應(yīng)用到了飛機(jī)的裝配工作中，數(shù)個型號大批量鉆孔樣板已經(jīng)得到應(yīng)用，效果良好，降低了時間和人員的浪費(fèi)70%以上。后續(xù)鉆孔樣板會應(yīng)用到更多機(jī)型的裝配工作中，也為我們完善鉆孔樣板的設(shè)計、制造、使用、維護(hù)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]范玉青.現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.