飛機(jī)壁板對(duì)接部位制孔工藝方法研究

段雪婷

摘要：本文從某型飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)入手，分析壁板對(duì)縫采用數(shù)字化拼接的必要性，提出壁板裝配工藝方案，并提出相應(yīng)工裝結(jié)構(gòu)形式，分析壁板對(duì)縫數(shù)字化拼接的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：壁板對(duì)縫；數(shù)字化拼接；孔位精度

1、引言

某型飛機(jī)上壁板是飛機(jī)的主要受力部件，承接機(jī)身前后氣密頂板，也是氣密艙的主要部分。如果用人工進(jìn)行壁板拼接并制孔，拼接處搭接量不均勻，連接件的邊距無(wú)法保證。其制孔質(zhì)量不穩(wěn)定，無(wú)法保證高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命和氣密連接的要求；其次，產(chǎn)品外形尺寸較大，工作部位較高，人工操作時(shí)存在安全隱患。因此為確保壁板裝配質(zhì)量、提高工作效率，在上壁板裝配過(guò)程中采用數(shù)字化對(duì)縫拼接化制孔技術(shù)。

2、上壁板裝配工藝設(shè)計(jì)

2.1 上壁板結(jié)構(gòu)分析

某型機(jī)機(jī)身上壁板組件是由鈑金框、機(jī)加承力框、長(zhǎng)桁剪切片、三塊蒙皮等組成。

2.2 上壁板裝配流程設(shè)計(jì)

上壁板組件是密封組件，蒙皮和框外緣、剪切片貼合處以及蒙皮搭接處需要涂密封膠。按照傳統(tǒng)工藝方法，其裝配流程如下圖1：

首先分解和重新定位，嚴(yán)重影響加工周期，并且，二次定位后，蒙皮對(duì)縫處搭接量不均勻，孔位不好保證，孔的重復(fù)定位精度誤差對(duì)安裝干涉鉚釘有很大影響。

若采用數(shù)字化拼接制孔，其裝配順序可改進(jìn)為：預(yù)定位→制定位孔→分解→去毛刺與清洗→貼合面密封材料涂敷→重新定位→安裝定位釘→自動(dòng)制孔→連接。避免鋁屑污染貼合面內(nèi)的密封材料。按照這種裝配流程進(jìn)行裝配，不僅提高了蒙皮對(duì)縫質(zhì)量，保證連接孔的精度，并且有效的縮短了加工周期。

2.3 數(shù)字化拼接制孔工藝研究

飛機(jī)柔性裝配工裝技術(shù)作為先進(jìn)數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分，在國(guó)內(nèi)外航空企業(yè)得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。迄今為止，飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從手工裝配、半自動(dòng)化裝配、自動(dòng)化裝配到柔性裝配的發(fā)展歷程。所以，數(shù)字化拼接制孔工裝采用柔性工裝裝配方式。

1）工裝確定 上壁板三塊蒙皮分別裝配，采用柔性工裝定位，大圍框套用小

圍框的定位形式，如圖2：

大圍框結(jié)構(gòu)形式如下圖3：用來(lái)固定小圍框。采用焊接結(jié)構(gòu)。

小圍框結(jié)構(gòu)形式如下：小圍框主要起支撐固定內(nèi)型卡板組件和定位機(jī)身壁板的作用；采用方鋼焊接的結(jié)構(gòu)形式，如圖4：

壁板對(duì)縫拼接定位：蒙皮定位基準(zhǔn)為蒙皮內(nèi)形和蒙皮前邊緣、下邊緣。在蒙皮前邊緣、下邊緣設(shè)置擋件定位蒙皮，采用內(nèi)形卡板定位蒙皮內(nèi)形，在內(nèi)形卡板處用蒙皮拉緊帶夾緊蒙皮；長(zhǎng)桁定位基準(zhǔn)為長(zhǎng)桁軸線和長(zhǎng)桁端頭。采用長(zhǎng)桁定位器定位長(zhǎng)桁；框的定位基準(zhǔn)為框軸線和框定位孔，采用內(nèi)形卡板和定位孔定位框。

2）數(shù)字化拼接制孔

飛機(jī)裝配技術(shù)面臨著自動(dòng)化、數(shù)字化、集成化和柔性化的發(fā)展趨勢(shì)，面對(duì)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，在研制飛機(jī)自動(dòng)化裝配系統(tǒng)時(shí)需要綜合考慮裝配效率、系統(tǒng)柔性和設(shè)備成本等因素。

壁板拼接數(shù)字化制孔質(zhì)量要求：上壁板氣動(dòng)外緣公差：基本公差±2.0mm；局部公差±2.5mm；無(wú)協(xié)調(diào)關(guān)系的普通長(zhǎng)桁軸線偏移允許到±1.5mm，機(jī)加框軸線位置公差為±0.5mm，其他鈑金框軸線位置公差為±1mm.連接件孔徑公差為Φ4.08+0.08 0、兩個(gè)孔之間的孔間距公差±1mm、孔邊距公差±1mm、孔垂直度≤2°、孔表面粗糙度≤1.6μm。Φ4.08孔的锪窩直徑為Φ5.45+0.05 0，锪窩角度為100°±30，锪窩深度為0.95mm，锪窩表面粗糙度≤1.6μm。

3）設(shè)備的選擇

設(shè)備具有定位工裝、制孔設(shè)備、集成控制系統(tǒng)，安全防護(hù)裝置。制孔設(shè)備組成：機(jī)器人、制孔末端執(zhí)行器、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)、測(cè)量系統(tǒng)的集成控制。能完成直徑為4mm、5mm的鉚釘自動(dòng)制孔及锪窩。滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

設(shè)備工作條件：

電源：三相五線交流，380V±10%，50Hz±1%；

氣源：0.55MPa—0.7MPa；

溫度：5℃—40℃；

濕度：<85%。

3、 經(jīng)濟(jì)效益分析

上壁板采用數(shù)字化對(duì)縫拼接及制孔，合理化設(shè)置工裝，采用自動(dòng)化設(shè)備，形成流水線作業(yè)，一次性完成壁板拼接，節(jié)省中間中轉(zhuǎn)時(shí)間和重復(fù)調(diào)整時(shí)間，有利于大批量生產(chǎn)。數(shù)字化拼接及自動(dòng)化制孔的裝配流程改變了傳統(tǒng)的裝配順序，長(zhǎng)桁與蒙皮預(yù)先鉚接到一起，形成超級(jí)壁板，然后再與框進(jìn)行連接，減少蒙皮二次定位，避免二次定位時(shí)孔位移位，有效提高制孔精度。

（作者單位：航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）