通用航空器修理裝配關(guān)鍵技術(shù)研究

陳 爽 龍小輝

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院飛機(jī)修理廠，四川 廣漢 618307）

0 前言

近年來(lái)，隨著中國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策進(jìn)一步放開(kāi)，中國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，然而在政策松綁的背后，通航飛機(jī)的維修技術(shù)卻未能跟上行業(yè)發(fā)展的步伐。 國(guó)內(nèi)通航企業(yè)維修能力有限，適航審批難，送外修理費(fèi)用極高，飛機(jī)停場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng)。 飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修技術(shù)落后已成為限制中國(guó)通航發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。

通用航空器大多數(shù)為鋁合金結(jié)構(gòu)飛機(jī)，是由大量形狀復(fù)雜、連接面多，工藝剛性小的鈑金件或非金屬薄壁零件組成的薄殼結(jié)構(gòu)， 在裝配過(guò)程中極易變形，使裝配工藝設(shè)計(jì)難度很大。 通用航空器修理關(guān)鍵技術(shù)被飛機(jī)制造廠家和國(guó)外OEM 壟斷， 國(guó)內(nèi)通航維修單位無(wú)法獲得飛機(jī)尺寸數(shù)據(jù)和裝配型架等設(shè)計(jì)信息，僅靠飛機(jī)零件尺寸形狀進(jìn)行定位、組裝，零組件裝配定位誤差會(huì)累積及傳播， 會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)總體幾何要求超差、界面間隙控制要求無(wú)法保證、裝配不能正常進(jìn)行等問(wèn)題。 若采用強(qiáng)迫裝配，不但使裝配件產(chǎn)生較大的變形，影響尺寸和幾何形狀的準(zhǔn)確度與協(xié)調(diào)性，而且將在飛機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)引起對(duì)使用壽命和安全有害的裝配殘余應(yīng)力或局部應(yīng)力集中。 在修理裝配前，應(yīng)合理規(guī)劃裝配順序和協(xié)調(diào)路線，進(jìn)行誤差分析、修理裝配順序規(guī)劃和誤差分析、裝配方案設(shè)計(jì)。 需對(duì)裝配和對(duì)接部位協(xié)調(diào)尺寸的積累誤差進(jìn)行估算， 合理分配容差，并采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)整方法，形成最合理的協(xié)調(diào)方法和協(xié)調(diào)路線[1]。

飛機(jī)尺寸數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備和裝配型架的設(shè)計(jì)參數(shù)是飛機(jī)制造廠家的核心機(jī)密，國(guó)內(nèi)通航要實(shí)現(xiàn)通用航空器的自主修理裝配，需系統(tǒng)性的研究修理裝配流程，突破制約通航維修的關(guān)鍵技術(shù)：

（1）探究通航飛機(jī)的設(shè)計(jì)裝配方案。 判定設(shè)計(jì)分離面、工藝分離面、生產(chǎn)裝配單元?jiǎng)澐智闆r。 研究通航飛機(jī)的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)方案；分析飛機(jī)裝配的設(shè)計(jì)補(bǔ)償和工藝補(bǔ)償措施。

（2）逆向獲得飛機(jī)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 分析飛機(jī)設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)和定位方法。

（3）設(shè)計(jì)制造現(xiàn)代化的修理裝配工裝。

（4）研究飛機(jī)修理裝配中的定位方法，設(shè)計(jì)修理裝配方案。 研究保障裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的措施，協(xié)調(diào)尺寸誤差分析技術(shù)，合理制定協(xié)調(diào)裝配路線。

現(xiàn)以中國(guó)通航數(shù)量第一的雙發(fā)活塞飛機(jī)PA—44—180 為研究對(duì)象，對(duì)上述難題進(jìn)行探討。

1 反推飛機(jī)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，建立飛機(jī)三維數(shù)學(xué)模型

通用航空器是結(jié)構(gòu)定型并已投入使用的飛機(jī)構(gòu)型，其總體布局、氣動(dòng)布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全確定，可利用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備，逆向獲得飛機(jī)數(shù)學(xué)模型。 目前航空企業(yè)主要的數(shù)字化測(cè)量設(shè)備主要有室內(nèi) GPS，激光雷達(dá)，工業(yè)照相測(cè)量系統(tǒng)，激光跟蹤儀等[2]。

利用激光掃描儀、激光跟蹤儀、激光雷達(dá)等設(shè)備進(jìn)行飛機(jī)外形幾何數(shù)據(jù)采集，用一系列數(shù)學(xué)方程式精確描述飛機(jī)單曲度、雙曲度外形，及與外形有關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖形，如蒙皮內(nèi)形線、框、肋的外形和內(nèi)形線等。 對(duì)于與外形無(wú)關(guān)的飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其零件、構(gòu)件輪廓線往往根據(jù)強(qiáng)度、重量的設(shè)計(jì)要求確定，可采集其三維坐標(biāo)數(shù)值，進(jìn)行數(shù)值化處理。 同時(shí)，采集建立飛機(jī)各對(duì)接結(jié)構(gòu)連接關(guān)系的模型。 進(jìn)一步的，形成全機(jī)三維數(shù)學(xué)模型。

一旦獲得了飛機(jī)數(shù)學(xué)模型，便具備了機(jī)體外形和對(duì)接關(guān)系的原始標(biāo)準(zhǔn)，可利用計(jì)算機(jī)迅速而準(zhǔn)確的把機(jī)體外形變?yōu)閿?shù)字信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)控繪圖及對(duì)工藝裝備和裝配型架的數(shù)控加工，以機(jī)體外形和對(duì)接關(guān)系的幾何信息為原始協(xié)調(diào)依據(jù)，通過(guò)一定的傳遞路線將其傳遞到飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件上去，并保證飛機(jī)修理裝配的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。 另外，利用反推得出的飛機(jī)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可以使用數(shù)控機(jī)床加工出若干樣板，用于制造裝配工藝設(shè)備和檢驗(yàn)飛機(jī)零件的裝配質(zhì)量。

2 修理裝配工裝設(shè)計(jì)

在飛機(jī)坐標(biāo)系下， 工裝設(shè)計(jì)人員以飛機(jī)數(shù)模為原始依據(jù)，進(jìn)行裝配型架的數(shù)字化設(shè)計(jì)加工，并且在型架與飛機(jī)定位相關(guān)的零件上加工出所有的定位元素；型架在裝配時(shí)利用數(shù)字標(biāo)工（數(shù)據(jù)）協(xié)調(diào)，采用激光自動(dòng)跟蹤測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量，通過(guò)坐標(biāo)系擬合，定位出零件的安裝位置，滿足安裝基準(zhǔn)的空間坐標(biāo)及精度要求，將機(jī)體外形和對(duì)接關(guān)系的幾何信息傳遞到裝配零件上[5]。

以數(shù)學(xué)模型為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)制作型架樣板，包括設(shè)計(jì)樣板的取值、定位基準(zhǔn)的選定、正反型式和工作部位的確定等。 型架樣板上采用的定位基準(zhǔn)有基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)孔， 基準(zhǔn)孔還包括安裝孔和光學(xué)目標(biāo)孔。 樣板上的定位基準(zhǔn)常采用水平和垂直的兩條基準(zhǔn)線或兩個(gè)基準(zhǔn)面，用基準(zhǔn)面作為定位基準(zhǔn)的定位準(zhǔn)確度較高。

設(shè)計(jì)制造型架的定位件時(shí)，常采用孔作為樣板的定位基準(zhǔn)。 一塊樣板上的定位基準(zhǔn)孔數(shù)量不少于兩個(gè)，且與坐標(biāo)軸線的距離為50 mm 的整倍數(shù)。 作為樣板上定位基準(zhǔn)的線、面和孔，其長(zhǎng)度或兩孔間的距離應(yīng)盡量大。 也可以取兩條平行的線或兩個(gè)平行的面作為同一方向的定位基準(zhǔn)，以提高定位的準(zhǔn)確度。 樣板上安裝光學(xué)目標(biāo)的孔軸線與安裝型架的光學(xué)視線相一致，型架樣板上的定位基準(zhǔn)采用型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的同一坐標(biāo)系統(tǒng)，與飛機(jī)設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系統(tǒng)一致。

在裝配型架設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮柔性要求，在定位夾緊件等方面體現(xiàn)多機(jī)型、 多零部件的柔性要求。基于飛機(jī)數(shù)模和數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)，采用模塊化、自動(dòng)化的可重新配置的工裝系統(tǒng)，可大大簡(jiǎn)化或減少傳統(tǒng)的復(fù)雜型架，縮短工裝設(shè)計(jì)與制造的時(shí)間，降低工裝成本，并提高裝配質(zhì)量。 柔性裝配工裝可適應(yīng)飛機(jī)裝配型號(hào)多、變批量和自動(dòng)化裝配的需要，是基于產(chǎn)品數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系的、可重組的模塊化、自動(dòng)化裝配工裝系統(tǒng)。

3 飛機(jī)修理裝配方案

設(shè)計(jì)飛機(jī)修理裝配方案主要包含下面幾個(gè)內(nèi)容：

（1）飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)的劃分。 判別設(shè)計(jì)分離面、工藝分離面，進(jìn)行裝配單元?jiǎng)澐帧?/p>

（2）確定飛機(jī)裝配基準(zhǔn)與裝配定位方法。

（3）設(shè)計(jì)保證裝配準(zhǔn)確度與協(xié)調(diào)性的工藝方法。

（4）確定裝配過(guò)程中的工序、工步組成及各構(gòu)造單元的裝配順序。

（5）選擇所需的工具、設(shè)備和工藝裝備。

（6）零件、標(biāo)準(zhǔn)件和材料的配套。

飛機(jī)修理裝配方案設(shè)計(jì)流程可概況如圖1 所示：

圖1 飛機(jī)修理裝配方案設(shè)計(jì)流程圖

3.1 裝配結(jié)構(gòu)劃分

為將形狀復(fù)雜、尺寸大、剛性小、易變形的零件裝配成形狀和尺寸符合準(zhǔn)確度要求的飛機(jī)結(jié)構(gòu)，要采用體現(xiàn)飛機(jī)尺寸和形狀的標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備和裝配型架對(duì)飛機(jī)進(jìn)行裝配，需將機(jī)體劃分為許多較小而簡(jiǎn)單的板件和組件。 飛機(jī)部件、段件和組合件之間所形成的可拆卸的分離面，稱為設(shè)計(jì)分離面。 同時(shí)，為了裝配需要，將部件進(jìn)一步劃分為段件，段件進(jìn)一步劃分為板件和組件。 如機(jī)身、機(jī)翼的壁板、框、翼肋、梁、機(jī)身下部、機(jī)翼的前緣等。 這些板件、段件或組件之間一般用不可拆卸的連接，他們的分離面稱為工藝分離面。 在飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為避免裝配序列方案與零件數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，擴(kuò)大并行工作面，以提高裝配效率，對(duì)產(chǎn)品裝配單元?jiǎng)澐钟葹橹匾?/p>

現(xiàn)以PA—44—180 飛機(jī)為例，劃分其設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面，如圖2、3 所示，藍(lán)色實(shí)線為設(shè)計(jì)分離面，紅色實(shí)線為工藝分離面。

圖4 是 PA—44—180 飛機(jī)機(jī)翼鉚接結(jié)構(gòu)工藝分解圖。

3.2 裝配基準(zhǔn)及定位方法的選擇

基準(zhǔn)可以分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)用來(lái)確定零件外形或決定結(jié)構(gòu)相對(duì)位置的基準(zhǔn)；工藝基準(zhǔn)是在飛機(jī)零件生產(chǎn)工藝過(guò)程使用，存在于零件、裝配件上的具體的點(diǎn)、線或面。 裝配基準(zhǔn)即用來(lái)確定工件之間相互位置的基準(zhǔn)。 飛機(jī)各部件和組合件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)盡量統(tǒng)一。 各系統(tǒng)中的固定支座及結(jié)構(gòu)零、組件的定位基準(zhǔn)均應(yīng)采用結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)，避免采用飛機(jī)水平基準(zhǔn)線、對(duì)稱軸線作為定位基準(zhǔn)。 在進(jìn)行修理裝配前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際飛機(jī)構(gòu)型，分析飛機(jī)設(shè)計(jì)裝配使用的裝配協(xié)調(diào)孔、 定位孔的設(shè)計(jì)原則， 包括孔徑、位置、數(shù)量、協(xié)調(diào)方法等。 判別重要結(jié)構(gòu)上的裝配協(xié)調(diào)孔、定位孔。

飛機(jī)零部件大多剛度低、易變形，往往通過(guò)對(duì)同一個(gè)自由度多次重復(fù)約束（即過(guò)定位）來(lái)保證定位準(zhǔn)確度。 當(dāng)用機(jī)械或光學(xué)坐標(biāo)系統(tǒng)安裝型架或標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備的定位件時(shí)，采用孔作為樣板的定位基準(zhǔn)。 型架樣板上的定位基準(zhǔn)應(yīng)采用型架或標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的同一坐標(biāo)系統(tǒng)，并盡量與飛機(jī)設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系統(tǒng)相一致。 優(yōu)先選用以工藝孔為基準(zhǔn)定位方法，即直接利用飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上的結(jié)構(gòu)孔定位，避免選用以蒙皮外形為基準(zhǔn)裝配定位方法。 采用以工藝孔為基準(zhǔn)定位又可分為：按裝配協(xié)調(diào)孔定位裝配和按定位孔定位裝配兩種情況。 前者更多依靠零件本身精度和剛度保證裝配要求，后者更多依靠工裝型架保證裝配要求。 骨架零件采用裝配協(xié)調(diào)孔定位裝配之后，形成產(chǎn)品整體骨架，作為進(jìn)一步裝配定位的基準(zhǔn)可以極大地簡(jiǎn)化裝配工裝。 對(duì)只要求協(xié)調(diào)、沒(méi)有互換要求的工藝分離面，應(yīng)盡量采用以產(chǎn)品定位產(chǎn)品，即以先裝件定位后裝件的定位裝配方法。

圖2 PA—44—180 飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面

圖3 PA—44—180 飛機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面

圖4 PA—44—180 飛機(jī)的機(jī)翼工藝分解圖

如對(duì)框、肋、梁及外形和結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的壁板等裝配件， 可以采用裝配孔定位裝配以簡(jiǎn)化型架結(jié)構(gòu)，甚至省掉裝配型架；在將各組合件裝配成段件、部件時(shí)，按已裝配或已定位好的組合件定位與其相連接的組合件或零件，即用先裝件定位后裝件的工件定位方法，可以省掉型架的定位件，還能較好地解決裝配協(xié)調(diào)問(wèn)題。

飛機(jī)設(shè)計(jì)階段選取定位面時(shí)， 會(huì)選用精度高、結(jié)構(gòu)剛性好的部位作為定位面。 對(duì)剛性好的機(jī)械加工件、大截面型材和裝配件，其定位面選定中遵循一個(gè)自由度值能用一個(gè)約束（定位點(diǎn)）的原則。 在確定定位面和設(shè)計(jì)型架定位件時(shí)，應(yīng)去掉多余的定位面，以避免出現(xiàn)過(guò)定位而產(chǎn)生不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。 對(duì)剛度小的鈑金、型材零件和裝配件，則適當(dāng)增加“額外”的約束，以保持其準(zhǔn)確的幾何形狀和位置。 在修理裝配中，需注意的是，增加“額外”約束的多少取決于零件、裝配件的剛度大小、尺寸及形狀的復(fù)雜程度。 要以能保證其裝配準(zhǔn)確度為原則，不宜過(guò)多，避免出現(xiàn)過(guò)定位現(xiàn)象。

3.3 飛機(jī)裝配準(zhǔn)確度、協(xié)調(diào)性的工藝方法

設(shè)計(jì)保障準(zhǔn)確度和裝配協(xié)調(diào)的工藝方法，劃分飛機(jī)設(shè)計(jì)、工藝分離面，結(jié)合待修結(jié)構(gòu)情況確定裝配過(guò)程中的工序、工步組成及各構(gòu)造元素的裝配順序。

飛機(jī)裝配準(zhǔn)確度要求包括制造準(zhǔn)確度要求和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求。 協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度是指兩個(gè)相互配合的零件、裝配件或部件之間，其配合、對(duì)接部位的實(shí)際尺寸和幾何形狀相吻合（一致性）的程度。

影響協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的因素很多，主要取決于：

（1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)的工藝性及對(duì)準(zhǔn)確度、特別是協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求的合理性；

（2）工藝分離面劃分和裝配順序安排的正確性；

（3）協(xié)調(diào)路線設(shè)計(jì)和保障裝配協(xié)調(diào)及產(chǎn)品互換方法選用的合理性；

（4）工件定位面和定位方法選擇的正確性。

若飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理， 對(duì)準(zhǔn)確度的要求不恰當(dāng)，裝配型架的制造、安裝準(zhǔn)確度低，剛性或穩(wěn)定性不好，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，裝配方案和保證協(xié)調(diào)互換的方法制訂不正確， 成套工藝裝備之間的協(xié)調(diào)方法不統(tǒng)一，產(chǎn)品的定位面和定位方法選擇不正確等，都將造成協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度低，就會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)、不互換問(wèn)題。

對(duì)于飛機(jī)機(jī)體的裝配準(zhǔn)確度要求，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）氣動(dòng)力外形的準(zhǔn)確度要求。

（2）各部件間相對(duì)位置的準(zhǔn)確度要求。

（3）設(shè)計(jì)分離面上的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求。 修理裝配中，必須保證設(shè)計(jì)分離面上兩對(duì)接部件對(duì)接部位的吻合性，即協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求。 如對(duì)接面和孔的配合準(zhǔn)確度、間隙要求、孔的同軸度要求等。

（4）零件、裝配件間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求。 包括不同零件和裝配件上各連接配合面形狀和尺寸的協(xié)調(diào)性（如配合面形狀的吻合程度、框距、肋距的協(xié)調(diào)等）；同一部件內(nèi)一些裝配件間長(zhǎng)度協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度（如機(jī)翼上的前、后梁，上、下壁板間的長(zhǎng)度協(xié)調(diào)）。

（5）部件內(nèi)各零件、裝配件位置的準(zhǔn)確度要求。 如大梁軸線、框軸線、肋軸線、長(zhǎng)桁軸線的實(shí)際安裝位置相對(duì)于理論位置的偏差，它們應(yīng)小于一定的值。

解決修理裝配協(xié)調(diào)問(wèn)題所采取的工藝保證措施有以下幾個(gè)方面：

（1）留出必要的工藝補(bǔ)償量。

判別工藝補(bǔ)償量設(shè)計(jì)的裝配件，有長(zhǎng)度協(xié)調(diào)要求的中央翼、中外翼和機(jī)身各段件中的壁板、梁等，在制訂裝配和協(xié)調(diào)方案時(shí)，可將一端能確定壁板或梁長(zhǎng)度的對(duì)接型材、梳狀件或接頭等，在壁板或梁裝配時(shí)只進(jìn)行工藝定位，等到下一裝配階段(一般是總裝)按型架定位件(如型架平板)或己定位好的產(chǎn)品零件調(diào)整其長(zhǎng)度并進(jìn)行最后定位裝配。

（2）合理安排裝配順序。

對(duì)一些協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求高的重要接頭，在安排裝配順序時(shí)，應(yīng)盡量放在裝配件的其他鉚接裝配工作完成之后再進(jìn)行，以減少裝配變形對(duì)這些接頭位置準(zhǔn)確度的影響。

（3）采用非固定式型架。

裝配型架的總體結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)盡量采用不與地坪固定的整體式或整體底座式結(jié)構(gòu)，以減少由于地坪的偽熱脹系數(shù)與產(chǎn)品的熱脹系數(shù)相差幾十倍而產(chǎn)生的熱脹不一致對(duì)協(xié)調(diào)的不利影響。

（4）數(shù)字化協(xié)調(diào)技術(shù)。

數(shù)字化協(xié)調(diào)技術(shù)直接將三維數(shù)模傳遞到工藝設(shè)計(jì)（包括工裝設(shè)計(jì)）和裝配的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有并行化裝配、協(xié)調(diào)路線短、周期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

為了保證飛機(jī)修理裝配中的協(xié)調(diào)，應(yīng)根據(jù)機(jī)型結(jié)構(gòu)類型，分析協(xié)調(diào)尺寸的形成過(guò)程，研究飛機(jī)設(shè)計(jì)中調(diào)整補(bǔ)償型式，掌握協(xié)調(diào)尺寸形成過(guò)程中各個(gè)傳遞環(huán)節(jié)固有的誤差特性（包括隨機(jī)誤差、裝配變形及熱膨脹誤差等）， 對(duì)裝配和對(duì)接部位協(xié)調(diào)尺寸的積累誤差進(jìn)行估算，合理分配容差，采用最合理的協(xié)調(diào)方法和協(xié)調(diào)路線。

4 飛機(jī)裝配容差分析

在飛機(jī)裝配過(guò)程中，零組件裝配定位誤差會(huì)累積及傳播，會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)總體幾何要求超差、界面間隙控制要求無(wú)法保證、裝配不能正常進(jìn)行等問(wèn)題。 進(jìn)行飛機(jī)修理裝配容差分析和容差累積計(jì)算，可驗(yàn)證零組件裝配流程、基準(zhǔn)體系、工裝制造精度等能否滿足飛機(jī)頂層設(shè)計(jì)要求[4]。 通過(guò)反復(fù)迭代運(yùn)算優(yōu)化裝配流程，以保證飛機(jī)裝配質(zhì)量，杜絕盲目裝配。

表1 PA-44-180 飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)補(bǔ)償方法

通用航空器大多為鋁合金結(jié)構(gòu)， 與大型飛機(jī)相比，低速飛機(jī)外形準(zhǔn)確度的要求相對(duì)偏低。 生產(chǎn)制造中常用定位件定位飛機(jī)內(nèi)部的骨架零件，先進(jìn)行內(nèi)部骨架定位， 然后蒙皮以骨架定位并和骨架連接起來(lái)。這種裝配方法，誤差的積累由里向外，積累誤差最后都反映為飛機(jī)的外形誤差。 為保障結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)互換，通航飛機(jī)設(shè)計(jì)補(bǔ)償型式很多，有球面軸承、調(diào)整墊片、襯套、尺型板、分層墊片、偏心襯套、底板上開(kāi)長(zhǎng)孔等補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

歸納飛機(jī)裝配容差分析工作流程如圖5 所示。

圖5 飛機(jī)裝配容差分析工作流程圖

研究機(jī)型的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的對(duì)接方式和補(bǔ)償方式，實(shí)測(cè)補(bǔ)償間隙數(shù)據(jù)，可逆向獲得飛機(jī)設(shè)計(jì)容差數(shù)據(jù)。 根據(jù)設(shè)計(jì)補(bǔ)償間隙值，可經(jīng)過(guò)誤差分析計(jì)算反推出逐級(jí)裝配中尺寸傳遞的積累容差要求，作為鈑金件修理裝配中的協(xié)調(diào)依據(jù)。

統(tǒng)計(jì)了PA—44—180 飛機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)補(bǔ)償方法，歸納如表1 所示。

5 裝配仿真及優(yōu)化

裝配仿真與分析技術(shù)能夠構(gòu)建三維的可視化虛擬裝配仿真環(huán)境。 根據(jù)飛機(jī)三維數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行裝配工藝設(shè)計(jì)，用推理設(shè)計(jì)或拆卸法規(guī)劃裝配序列，并考慮裝配難易、裝配成本及效率，以滿足工程的需求。 通過(guò)維修裝配對(duì)象控制與維修裝配操作過(guò)程研究，對(duì)裝配序列進(jìn)行優(yōu)化與評(píng)估，能避免實(shí)際裝配中產(chǎn)生碰撞干涉情況，并可對(duì)修理裝配方案進(jìn)行驗(yàn)證[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

以通航維修行業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)制約通航發(fā)展的維修關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。 以通航機(jī)型為實(shí)例，研究通航飛機(jī)修理裝配流程，提出反推飛機(jī)三維數(shù)字模型方法， 分析修理裝配工裝設(shè)計(jì)方法以及裝配定位、裝配協(xié)調(diào)措施，并研究了飛機(jī)裝配順序、協(xié)調(diào)路線規(guī)劃，以及誤差分析方法。