飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配工藝性審查技術(shù)探討

方磊

（空裝駐西安地區(qū)第一軍事代表室，陜西 西安 710089）

1 前言

近年來，我國航空工業(yè)快速發(fā)展，不斷有新的飛機(jī)型號(hào)上馬，面對(duì)在研型號(hào)多、任務(wù)重，經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員不足的局面，加強(qiáng)飛機(jī)研制技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)的交流是解決此問題行之有效的重要措施。

工藝審查是新機(jī)研制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它影響著設(shè)計(jì)方案能否順利實(shí)施，也影響研制周期的縮短以及成本的降低，批產(chǎn)機(jī)型的設(shè)計(jì)優(yōu)化，也離不開工藝審查。飛機(jī)裝配的工藝審查，由于綜合性強(qiáng)，涉及面廣，問題多樣，需要對(duì)裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可能將會(huì)發(fā)生的各類技術(shù)問題具有充分的預(yù)見性，才能減少裝配現(xiàn)場(chǎng)問題的發(fā)生。

三維數(shù)模的全面運(yùn)用，為裝配工藝審查創(chuàng)造了直觀便利的條件；設(shè)計(jì)與制造并行工程的推廣，為工藝審查提供了良好契機(jī)?？偨Y(jié)飛機(jī)裝配工藝性審查經(jīng)驗(yàn)，提升裝配工藝審查能力，對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)定型、生產(chǎn)定型具有重要意義。

2 組部件總體及新工藝的審查

2.1 交點(diǎn)接頭的審查

交點(diǎn)孔用于組部件安裝、對(duì)接、懸掛，對(duì)裝配精度有較高要求。工藝審查中，需分析設(shè)計(jì)分離面的布局、劃分是否滿足裝配使用要求，梳理組部件裝配流程，準(zhǔn)確識(shí)別交點(diǎn)孔，進(jìn)行有針對(duì)性的制造控制。交點(diǎn)位置度受零件制造精度、工裝定位精度、連接變形（與產(chǎn)品剛性有關(guān)）等影響。零件制造精度高、容差分配合理、裝配變形小、產(chǎn)品剛性好的情況下，裝配后產(chǎn)品交點(diǎn)孔位置精度好。

對(duì)交點(diǎn)孔位要求的審查，結(jié)合零件和裝配誤差積累，分析互換/替換檢查同軸度要求是否合理。例如，工裝交點(diǎn)定位器定位精度為0.08mm，裝配完成后采用檢驗(yàn)銷棒與交點(diǎn)定位器的同軸度，通常裝配所能達(dá)到的同軸度為0.2～0.3mm。對(duì)結(jié)構(gòu)剛性較弱，連接關(guān)系復(fù)雜，誤差積累較大，但協(xié)調(diào)要求高的交點(diǎn)孔，如襟縫翼等活動(dòng)翼面連接交點(diǎn)，為了便于對(duì)接安裝，可建議設(shè)計(jì)考慮采用一些偏心襯套、球軸承等設(shè)計(jì)補(bǔ)償手段。

交點(diǎn)接頭零件制造公差控制需重點(diǎn)審查，以滿足交點(diǎn)接頭的準(zhǔn)確定位要求。該交點(diǎn)零件主要控制的公差有：

兩交點(diǎn)孔的位置度、垂直度：保證交點(diǎn)孔位置精度，與交點(diǎn)定位器上的孔位協(xié)調(diào)，兩個(gè)定位銷能夠同時(shí)插上，且零件不偏。

孔徑公差及同軸度要求：保證孔徑與工裝精度定位銷協(xié)調(diào)，定位銷能插入，并且配合緊密。叉耳結(jié)構(gòu)同時(shí)控制兩耳片孔同軸度。

外形輪廓度：保證零件外形精度，并且將交點(diǎn)孔作為外形輪廓度基準(zhǔn)，使得零件在按交點(diǎn)孔定位下，外形準(zhǔn)確。

2.2 外形容差要求

設(shè)計(jì)總體外形容差要求以及實(shí)際制造水平和發(fā)展，是零組件外形容差分配、控制的基礎(chǔ)，組件外形要求高，零件外形也需加強(qiáng)控制。外形公差要求、外形檢查位置由總體設(shè)計(jì)給出；而具體測(cè)量狀態(tài)、測(cè)量手段，通常在制造技術(shù)文件（如產(chǎn)品交付規(guī)范書）中明確。對(duì)于部件外形要求，工藝審查時(shí)應(yīng)注意：

（1）是否給出各個(gè)組部件的外形基本公差、局部公差，局部公差還需給出允許的極限偏差百分比。

（2）氣動(dòng)外形公差要求是否合理。

（3)對(duì)要求檢查外形的部位，是否給出外形檢查位置及檢驗(yàn)點(diǎn)。

（4）扭曲度檢查是否要求，要求是否合理，測(cè)量、計(jì)算方法是否給出。

（5）是否要求水平測(cè)量，測(cè)量位置是否合理。

（6）是否要求波紋度檢查，能否滿足要求。例如，很多弦向波紋度無法檢測(cè)。

數(shù)控機(jī)加件的外形準(zhǔn)確性相比鈑金件、復(fù)材件要高。對(duì)于外形要求最高的機(jī)翼前緣，多采用機(jī)加件作為骨架，有利于提高外形質(zhì)量。外形檢查點(diǎn)建議設(shè)置在機(jī)加肋的位置上，或者靠近機(jī)加肋的位置上。外形公差小的部件，零件外形控制也要更嚴(yán)格，容差分配時(shí)可充分利用外形的正負(fù)差。

2.3 新工藝的應(yīng)用

飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配階段新工藝的應(yīng)用，主要出現(xiàn)在自動(dòng)制孔及鉆鉚技術(shù)的應(yīng)用、新類型標(biāo)準(zhǔn)件的安裝。熟悉新型緊固件的安裝工具、安裝過程、安裝效率，分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間是否滿足新型緊固件的安裝要求。飛機(jī)外表面采用的新型緊固件，能否滿足設(shè)計(jì)齊平度要求。

3 定位的審查

零組件定位是飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，定位的質(zhì)量很大程度上決定了產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，是最容易出問題的一個(gè)環(huán)節(jié)。零組件定位注意以下方面：

（1）保證交點(diǎn)、外形的公差要求；

（2）零組件位置準(zhǔn)確，符合工程定位公差；

（3)定位不干涉，間隙符合要求；

（4）定位后制孔滿足相關(guān)邊距要求；

（5）美觀（例如端面平齊、邊緣對(duì)齊）。

3.1 零件公差控制

提高零件精度，利于裝配；降低零件精度，利于零件加工。零件精度要求往往決定了零件加工工藝方案、制造成本、產(chǎn)品合格率等，但滿足不了裝配要求的零件，可能就是廢品。零件制造公差的合理控制，就是既利于零件制造加工，又滿足裝配要求?？刂菩枰刂频某叽绻睿m當(dāng)放寬不影響的尺寸公差。

（1）裝配角度需要重點(diǎn)控制的對(duì)象有：①交點(diǎn)孔、定位孔、裝配孔；②裝配配合面（不控制易干涉或間隙過大）；③外形型面。

（2）裝配角度考慮無須嚴(yán)格控制的對(duì)象為：①有工藝余量的孔、邊緣；②非裝配面，非外形面；③沒有協(xié)調(diào)關(guān)系的孔。

3.2 設(shè)計(jì)補(bǔ)償

干涉，零件無法正確定位、安裝，是飛機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)最常見的問題。避免裝配現(xiàn)場(chǎng)零組件定位時(shí)出現(xiàn)干涉，不僅需要仔細(xì)審查因設(shè)計(jì)失誤圖紙、數(shù)模自身存在的干涉，還需要充分考慮零件制造公差、定位誤差。三維數(shù)模的設(shè)計(jì)手段，不僅直觀地發(fā)現(xiàn)數(shù)模干涉問題，還可以通過碰撞分析，軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)模干涉。

但每個(gè)零件都有制造公差、定位誤差，這些因素極易帶來“裝不上”的問題，這類問題CATIA自身無法預(yù)判，需要技術(shù)人員分析哪些部位可能出現(xiàn)，需要多少設(shè)計(jì)補(bǔ)償。熟悉各類零件制造公差、定位誤差，全面、合理地要求設(shè)計(jì)補(bǔ)償，可以大大減少定位干涉的發(fā)生。

零件定位的設(shè)計(jì)補(bǔ)償有間隙（貼合面可加墊）補(bǔ)償，以及允許打磨。打磨不僅降低強(qiáng)度、打磨表面質(zhì)量難保證，打磨效率也低，所以間隙和加墊補(bǔ)償更普遍運(yùn)用于飛機(jī)裝配。

3.3 定位防差錯(cuò)考慮

同一個(gè)組部件中采用定位孔定位的零件，若有多個(gè)結(jié)構(gòu)相似的零件，定位時(shí)就存在拿錯(cuò)零件的可能，把定位孔設(shè)置在不同的位置，使得拿錯(cuò)零件定位時(shí)，無法定位，達(dá)到防差錯(cuò)。

同一個(gè)圖號(hào)的零件（如角片），數(shù)量多個(gè)時(shí)，建議相同圖號(hào)的緊固件位置、邊距也設(shè)計(jì)成相同，以免零件提導(dǎo)孔后，不同位置的相同圖號(hào)角片制錯(cuò)孔。

在零件設(shè)計(jì)時(shí)，可建議設(shè)計(jì)盡量做到，要么零件完全一樣（可互換），要么零件明顯不一樣的零件（不易拿錯(cuò)），達(dá)到定位防差錯(cuò)的目的。

4 制孔及锪窩問題審查

4.1 制孔要求審查

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊固件邊距是否足夠，是否避開R角。條件允許時(shí)，建議緊固件設(shè)計(jì)邊距不小于2D+1(單位：mm，D為緊固件直徑)；（2）緊固件連接端距、邊距、排距、間距公差是否給出，要求是否合理。（3）制孔規(guī)范是否給出，各類緊固件制孔孔徑要求、窩徑大小是否明確；（4）孔徑公差能否滿足，裝配車間制孔量大，很多依賴手工制孔，應(yīng)避免大量高精度孔（如H8以上）要求；（5）制孔垂直度、粗糙度是否合理；（6）锪窩是否需滿足安裝后緊固件齊平度要求，那樣窩徑則建議作為參考值。

4.2 制孔空間審查

制孔空間審查，重點(diǎn)審查內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接緊固件的制孔，是否存在空間不開敞，尤其是閉斜角的位置，若采用蛇形風(fēng)鉆、螺紋柄短刀具都無法滿足制孔空間需要，建議設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，或調(diào)整緊固件安裝位置。

4.3 工藝孔要求

根據(jù)實(shí)際裝配需要，可建議設(shè)計(jì)增加定位孔、導(dǎo)孔、初孔、多余物排除孔等工藝孔。

定位孔應(yīng)給出孔徑公差，并控制定位孔與外形、配合面的位置關(guān)系。對(duì)于需要提導(dǎo)孔的零件，緊固件位置確定后，若能與設(shè)計(jì)、零件車間協(xié)商一致，可以在數(shù)模上畫出導(dǎo)孔，并明確為導(dǎo)孔。按數(shù)模取制導(dǎo)孔，對(duì)裝配車間、零件車間都比按交付規(guī)范更方便。導(dǎo)孔只能在單層零件上取制，避免裝配時(shí)制出橢圓孔。取制導(dǎo)孔的零件應(yīng)在更方便開始制孔的一側(cè)，或者更難協(xié)調(diào)緊固件邊距的一側(cè)。

5 安裝問題審查

5.1 安裝技術(shù)要求審查

（1）各類緊固件是否給出了安裝工藝規(guī)范；

（2）緊固件安裝長度是否可以調(diào)整；

（3）是否有定力要求，是否有定力空間；

（4）封鉚區(qū)蒙皮安裝緊固件是否滿足單面安裝要求；

（5）封閉區(qū)里產(chǎn)生的斷頭釘?shù)榷嘤辔锸欠裼星宄贰?/p>

5.2 緊固件的選用

飛機(jī)裝配用標(biāo)準(zhǔn)件類型、規(guī)格眾多，緊固件類型選用不宜過多、過雜，滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，種類少，標(biāo)準(zhǔn)件采購、刀具、安裝工具成本都能降低，也利于防差錯(cuò)。周期較緊的條件下，新增緊固件應(yīng)考慮是否有庫存，采購周期能否滿足。

氣動(dòng)外表面，確認(rèn)是否采用的是沉頭緊固件；非氣動(dòng)外表面，又無其他特殊情況（如存在與釘頭干涉、碰撞的部位），則通常不應(yīng)采用沉頭緊固件，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，往往無法锪窩。

5.3 緊固件安裝干涉問題

（1）緊固件無法插入，緊固件與結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)干涉，緊固件與緊固件干涉。熟悉緊固件長度，保證緊固件順利安裝。（2）安裝工具與產(chǎn)品干涉，安裝無法進(jìn)行。熟悉緊固件安裝各類工具尺寸，所需空間，判斷安裝空間是否足夠，安裝過程是否會(huì)發(fā)生干涉。（3）釘頭、螺母進(jìn)入零件R角。

5.4 密封要求審查

（1）密封材料是否明確；（2）密封區(qū)域、范圍是否明確；（3）密封要求是否具備可實(shí)施性。

6 結(jié)語

工藝性審查是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的重要組成部分，是改善飛機(jī)設(shè)計(jì)工藝性，保證設(shè)計(jì)方案順利實(shí)施的重要環(huán)節(jié)。由于投產(chǎn)后，設(shè)計(jì)更改造成的零件返修或新制、工裝返修、標(biāo)準(zhǔn)件采購等需要周期，耗費(fèi)大量人力、財(cái)力，在投產(chǎn)前有預(yù)見性地避免裝配問題的發(fā)生，在工藝審查階段，通過工藝審查充分解決結(jié)構(gòu)工藝性問題，達(dá)到“提高設(shè)計(jì)工藝性，滿足制造質(zhì)量、效率要求，在工藝審查階段有預(yù)見性地避免裝配問題的發(fā)生，減少后續(xù)設(shè)計(jì)更改，縮短周期、降低成本”的目的。