一種滑撬起落架裝配型架的設(shè)計(jì)原理

焦蒂

（中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所產(chǎn)品事業(yè)部，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

目前，無人直升機(jī)的起落架大多采用鈑金件橫梁、圓筒式滑管和金屬接頭等零件裝配而成。由于鈑金工藝精度不高、接頭結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜以及整體結(jié)構(gòu)組成不規(guī)則等特點(diǎn)，使得滑撬起落架裝配過程中存在定位困難、裝配精度差、效率低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約成本和生產(chǎn)周期。針對上述難點(diǎn)，通過研究某型滑撬起落架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種采用V型面定位、可調(diào)節(jié)式卡座輔助裝配的工裝型架。利用DELMIA進(jìn)行模擬仿真，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并采取合理的工藝措施，極大降低了裝配難度，提高了定位精度和裝配效率，有效節(jié)約成本和縮短生產(chǎn)周期。

1 裝配工藝性分析

1.1 滑撬起落架簡介

起落架的整體結(jié)構(gòu)見圖1，主要包括限位塊、接頭、橫梁和滑管。其中，限位塊用來限定機(jī)身結(jié)構(gòu)在起落架上的裝配位置；接頭用來連接橫梁和滑管，并確定二者之間的相對位置。

1.2 裝配工藝性分析

起落架作為機(jī)身結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)承受對地面的沖擊力，其裝配過程中對定位精度和連接可靠度要求較高。

橫梁作為主承力件，其零件結(jié)構(gòu)為鈑金件，彎曲成型精度差、曲面多，零件鈑金成型一致性不好，裝配時(shí)難以保證兩滑管之間跨距的一致；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不一致，致使限位塊定位困難。接頭作為連接件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配貼合面為曲面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)不一致，裝配過程中難以測量和保證兩滑管間距、兩橫梁間距和起落架的整體高度。

綜上所述，裝配存在以下難點(diǎn)。

圖1 滑撬起落架的整體結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不一致，裝配時(shí)沒有可靠的定位基準(zhǔn)；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)不一致，裝配時(shí)測量困難；鈑金成型一致性差、精度不高，既容易造成零件報(bào)廢，同時(shí)也使整體裝配不易，整體尺寸如橫梁間距、整體高度和滑管跨距等精度難以保證；試制件按單件生產(chǎn)的工藝方法，由鉗工劃線后手工電鉆配孔裝配，零件表面質(zhì)量和和整體組件互換性差，裝配精度難以保證。

2 裝配型架組成及設(shè)計(jì)原理

通過上述對滑撬起落架裝配工藝性的分析，針對其裝配過程中定位困難、尺寸檢測不易、裝配精度難以保證等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種用于該型起落架裝配的專用工裝，克服以上裝配難點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)對裝配過程中零件的精確定位和可靠裝配。

2.1 結(jié)構(gòu)組成及概述

該型架主要由以下各部分組成：底部平臺、支撐平臺、定位銷、可調(diào)下卡座、固定下卡座、上卡座、限位板和限位銷。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

型架整體呈對稱結(jié)構(gòu)：兩個(gè)支撐平臺通過定位銷定位后與底部平臺連接，構(gòu)成型架的結(jié)構(gòu)主體；四組可調(diào)下卡座和上卡座對稱分布在底部平臺兩端，分別用以實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)滑管的定位并夾緊；四組固定下卡座和上卡座對稱分布在兩個(gè)支撐平臺兩端，分別用以實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)橫梁的定位和夾緊；兩個(gè)限位銷分別用來對兩個(gè)滑管在軸向進(jìn)行限位。

圖2 裝配型架的整體結(jié)構(gòu)

2.2 定位裝夾原理

型架主要通過可調(diào)下卡座、固定下卡座、上卡座和限位銷，并借助接頭零件的裝配面，共同實(shí)現(xiàn)對滑管和橫梁的定位，以及起落架的整體裝配。

對于滑管，利用其外表面為圓柱面的形狀特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一對V型上、下卡座對其進(jìn)行徑向精確定位和可靠夾緊；通過兩組V型上、下卡座，實(shí)現(xiàn)對其軸向平行度和直線度的控制；在限位板上設(shè)計(jì)定位銷，對其沿軸向位置進(jìn)行限定。其定位夾緊示意見圖3。

圖3 滑管定位示意圖

同理，通過兩組V型上、下卡座，可對橫梁的中間直管部位進(jìn)行預(yù)定位。另外，借助對接頭零件的裝配面（包括接頭與滑管連接處的接觸曲面，以及與橫梁連接處的圓柱內(nèi)壁曲面）處貼合度的控制對滑管兩端進(jìn)行定位，最終完成對橫梁的整體定位。

通過以上分析和定位夾緊方式，可以實(shí)現(xiàn)對起落架裝配精度的有效控制。理論上，V型卡座與零件之間的接觸均為線接觸，考慮到定位夾緊后接觸部位的微小形變，V型卡座與零件之間的實(shí)際接觸可視為微小面接觸，這樣就難免在夾緊時(shí)會對零件表面造成一定的破壞。為避免此種情況發(fā)生，可在每個(gè)V型卡座的工作面均添加相同厚度的橡膠墊，對零件表面進(jìn)行保護(hù)。

在實(shí)際鈑金成型過程中，由于鈑金工藝的局限性，橫梁在長度方向上的公差難以保證，為滿足裝配需要，勢必在裝配過程中利用型架來對橫梁進(jìn)行輕微程度的校型。如果橫梁超差較大，則會對裝配造成很大難度。鑒于此種情況，將用于滑管定位的下卡座設(shè)計(jì)為沿滑管軸向可調(diào)節(jié)式，即可在滑管跨距要求的公差范圍內(nèi)，通過在跨距方向上調(diào)整下卡座，大幅降低裝配難度，有效提高裝配效率。

3 裝配工藝流程

（1）將可調(diào)下卡座置于初始零位置。（2）滑管預(yù)定位：通過可調(diào)下卡座和上卡座對滑管進(jìn)行徑向定位，再利用限位銷對滑管進(jìn)行軸向定位。（3）橫梁預(yù)定位：通過固定下卡座和上卡座對橫梁直線段進(jìn)行徑向定位，同時(shí)控制橫梁相對型架的對稱度對其軸向進(jìn)行初步定位。（4）精確定位：連接橫梁與接頭，并將接頭與滑管進(jìn)行貼合。如果貼合度較差，需檢查接頭與橫梁和滑管的連接，分析原因并修配至貼合完好。必要時(shí)調(diào)整可調(diào)下卡座，進(jìn)而完成滑管與橫梁的最終定位。（5）將接頭分別與滑管和橫梁現(xiàn)場配孔并連接。（6）將限位塊在橫梁上現(xiàn)場比試定位并安裝。（7）裝配完畢，拆下各上卡座，取出起落架，準(zhǔn)備下一架機(jī)裝配。

起落架的裝配工藝流程圖見圖4，裝配過程見圖5。

圖4 裝配工藝流程圖

圖5 裝配過程示意

4 分析

4.1 裝配過程模擬仿真

將裝配型架的三位數(shù)模導(dǎo)入DELMIA的DPM模塊，按裝配工藝流程對滑撬起落架的裝配過程進(jìn)行模擬仿真。通過多次模擬-檢查-調(diào)整，直至所設(shè)計(jì)的裝配型架能夠保證：型架中各運(yùn)動(dòng)和靜止單元相互之間無干涉；型架和起落架各單元相互之間無干涉；定位和裝夾過程中工具可達(dá)性好，裝配工藝過程合理可行。

4.2 干涉檢查

DELMIA軟件具有干涉檢查功能，能夠?qū)ρb配產(chǎn)品的各運(yùn)動(dòng)和靜止單元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)路徑和零件之間的干涉檢查，并將檢查結(jié)果以紅色窗口顯示方式迅速反饋給設(shè)計(jì)人員。根據(jù)反饋結(jié)果，設(shè)計(jì)人員對產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整優(yōu)化，經(jīng)過多次檢查-反饋-優(yōu)化-再檢查，直至所設(shè)計(jì)產(chǎn)品內(nèi)部零件和產(chǎn)品之間無干涉。

5 結(jié)語

基于滑撬起落架的裝配特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種用于滑撬起落架裝配的工裝型架。針對滑撬起落架裝配過程中定位不易、裝配精度差和工藝性不好的難點(diǎn)，該型架能夠?qū)崿F(xiàn)對滑撬起落架裝配過程的精確定位和可靠裝配，通過DELMIA軟件模擬裝配過程，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；同時(shí)，采用合理的工藝流程，極大降低了裝配難度，節(jié)約成本和縮短生產(chǎn)周期，為今后研究該型起落架的裝配技術(shù)提供了一定借鑒。所設(shè)計(jì)的工裝還存在一定的不足，如整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、不具備一定的柔性等，還需要在今后的工作中不斷研究和改進(jìn)。