飛機零部件互換性技術(shù)研究

荊天冬 溫青山

哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限公司 黑龍江 哈爾濱 150066

1 緒論

互換性原理始于兵器制造。在中國,早在戰(zhàn)國時期(公元前476～前222)生產(chǎn)的兵器便能符合互換性要求。西安秦始皇陵兵馬俑坑出土的大量弩機(當時的一種遠射程的弓箭)的組成零件都具有互換性。這些零件是青銅制品,其中方頭圓柱銷和銷孔已能保證一定的間隙配合。到了18實際初,美國批量生產(chǎn)的火槍才實現(xiàn)了零件互換。

對飛機來說,具有互換性的飛機零部件,應(yīng)該具備“拿來就可裝上、裝上就可使用”,使維修活動大大簡化,可減少維修時間,并降低人員的技能要求,同時由于減少了產(chǎn)品中零部組件的品種、數(shù)量,也降低對維修保障資源的要求。

2 互換性的定義與分類

互換性指同一件號的零部件,其中一個在一定條件下,用其中任何一個其它零部件來替換而對飛機性能不產(chǎn)生任何偏差時,這個件號的零部件在同一個型號的飛機上是可互換的。

在航空行業(yè)內(nèi),隨著人們對互換性的理解加深,分類的標準越來越趨同,飛機零部件互換性大體分為三類：完全互換、特性互換、不完全互換。

完全互換：指一部件能代替同一件號的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求。部件或組件安裝時,僅需用連接件,除設(shè)計規(guī)定調(diào)整要求外,不需切割、鉆孔、鉸孔、加墊、敲修等。只需一般機械維護工具。

特性互換：指一部件能代替同一件號的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求,在重要特性方面(如交點、外形、運動和間隙等)有互換性要求。部件安裝時,特性要素不允許有任何調(diào)整或補充加工(如交點互換要求交點不允許任何補充加工,外形互換要求外形不允許任何補充加工,運動互換要求運動副和運動軌跡不允許任何調(diào)整,間隙互換要求公差間隙不允許任何調(diào)整),僅需用連接件,但允許部件替換的部位進行小量的修整,如切割、鉆孔、鉸孔、加墊、敲修等。只需一般機械維修工具。

不完全互換：指一部件能代替同一件號的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求。部件安裝時,需要補充加工和應(yīng)用連接件。這些補充加工包括：加墊、鉆孔、鉸孔、切割、敲修和鉚接。需一般機械維修手工工具,不需要特殊設(shè)備,如焊接、熱處理等設(shè)備。

3 設(shè)計與互換性

飛機零部件互換性設(shè)計的是否合理直接影響飛機的制造、運輸、維護和修理?；Q性程度高的飛機,在制造時完全可以采用數(shù)字化、模塊化傳遞數(shù)據(jù)的智能化制造來節(jié)省制造成本和制造時間,使飛機更快的搶占市場;在運輸時,進行模塊化拆分運輸,送達后就地組裝,投入使用;在檢查時,零部件的拆卸或者離位檢查只需簡單的工具就能完成;在維修時,在外場完全可以借助簡單的工裝和工具進行修理或者更換受損的零部件,從而避免將飛機返回制造單位對受損零部件進行修理或更換。

飛機互換性設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：飛機對稱安裝的部件,應(yīng)盡可能設(shè)計成左右件互換使用;相同型號的設(shè)備、組件必須具有互換性,不能因為生產(chǎn)地不一樣而發(fā)生變化;采用標準化設(shè)計,在標準選用范圍內(nèi),盡量選用可靠性高的部件、模塊和元件;產(chǎn)品更改時,不應(yīng)改變其安裝和連接方式以及有關(guān)部位的尺寸,以便新舊產(chǎn)品可以互換安裝。

4 制造與互換性

飛機在制造時,需要通過如下的控制方法來滿足互換性要求：圖樣或模型的數(shù)據(jù)采用數(shù)字化傳遞,將圖樣或模型中的尺寸(包括公差)采用同精度或更高精度的傳遞到制造程序中來保證互換性;采用智能制造,盡量避免人為的因素造成的互換性超差;采用制造工裝來保證互換性要求;運用互換協(xié)調(diào)工裝(主要有反樣件、樣件和正、反量規(guī)),實現(xiàn)和檢查互換項目。

5 檢查與互換性

判斷一個零部件是否具有互換性,需要進行互換性檢查?；Q性檢查包括檢查內(nèi)容和檢查方法。

互換性檢查內(nèi)容包括：連接交點的配合情況及同軸度;部件或組件的各種配合參數(shù)(結(jié)構(gòu)間隙、安裝尺寸、角度及公差等);活動件的運動靈活性和操作靈活性;封嚴件的密封性;大部件互換檢查前的稱重。

互換性檢查方法包括：

1)1：1(分子為基準件,分母為互換件,下同),取基準件和互換件各一件作安裝互換與替換檢查,采用此方法檢查時,至少連續(xù)兩架飛機?；Q性檢查后,互換件不從基準件上拆下。在標準工藝裝備和裝配工藝裝備完善,部件或組件質(zhì)量穩(wěn)定的情況下,推薦采用1：1互換性檢查方法,檢查工作必須隨工序進行,并有記錄。

2)1：2互換性檢查,取互換件兩件分別與同一基準件作互換性檢查。

3)2：1互換性檢查,取一件互換件分別與兩個基準件作互換性檢查。

4)2：2互換性檢查,從確定的兩架飛機中分別拆下互換件進行換裝檢查,然后將互換件裝回原機,恢復(fù)原有的狀態(tài)。

5)2：4互換性檢查,本方法除完成2：2互換性檢查外,還需要作左右換裝檢查。

6 互換性設(shè)計的應(yīng)用

Y12E型機水平安定面部件的互換性等級為不完全互換,它與機身連接時采用的是耳片連接。兩者連接時,水平安定面的耳片接頭與機身框上的雙耳片接頭采用現(xiàn)場鉸孔配鉆的方式進行裝配。在水平安定面由于故障需要更換時,增加了裝配的工藝難度。在Y12F 型機在此處設(shè)計時放棄了Y12E型機的裝配方式,將水平安定面互換性等級提高到完全互換等級,部件制造時在每個連接點放置一個精鉸襯套,裝配時只需把水平安定面放置到正確位置,在襯套內(nèi)插入緊固件即可。在需要對水平安定面做更換修理時,只需借助簡單的工裝即可完成更換。

7 結(jié)論

總之,互換性貫穿飛機的全生命周期。飛機零部件的互換性程度在一定程度上反映了企業(yè)的設(shè)計水平和工藝水平。飛機零部件互換性程度越高,產(chǎn)品的優(yōu)勢越大,對制造工藝提出的要求也越高;反過來,制造工藝水平的高低制約著飛機零部件互換性程度。